JP2008097783A - Magnetic recording medium and its manufacturing method, and magnetic recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置に好適であり、大容量で高速記録が可能な磁気記録媒体及びその効率的な製造方法、並びに該磁気記録媒体を用いた垂直記録方式の磁気記録装置に関する。 The present invention is suitable for a hard disk device widely used as an external storage device of a computer, a consumer video recording device, and the like, a magnetic recording medium capable of high-capacity and high-speed recording, an efficient manufacturing method thereof, and the The present invention relates to a perpendicular recording type magnetic recording apparatus using a magnetic recording medium.
次世代の超高密度垂直磁気記録媒体として、個々の信号（磁気ビット）を担う磁性体を分離配置することにより、互いの磁気的相互作用を減少させてビット密度の向上を図る、所謂パターンドメディアが注目されている。該パターンドメディアにおいては、各磁性体のサイズを、ナノメートルスケールにすることが必要であり、所望のサイズと磁気特性とを有するナノ構造磁性体の製造方法の開発が実現に向けての鍵となる。
ナノサイズの構造体の作製方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法、電子線露光法等の微細パターン形成技術を用いて直接的に製造する方法がある。しかし、これらの方法では、加工精度に限界があり、スループットに劣る。
一方で、自己組織化構造をベースにした新規ナノ構造体の作製方法も検討されている。この方法の場合、従来よりも極めて微細な構造を、より広範囲に、より速く、しかも安価に作製することができる可能性があり、該方法に関する多くの研究がなされている。
As a next-generation ultra-high-density perpendicular magnetic recording medium, a so-called patterned pattern that improves the bit density by reducing the magnetic interaction between them by separating the magnetic materials that carry individual signals (magnetic bits). The media is drawing attention. In the patterned media, the size of each magnetic material needs to be on a nanometer scale, and development of a method for producing a nanostructured magnetic material having a desired size and magnetic properties is the key to realization. It becomes.
As a method for manufacturing a nano-sized structure, for example, there is a method of directly manufacturing using a fine pattern forming technique such as a photolithography method or an electron beam exposure method. However, these methods have limitations in processing accuracy and are inferior in throughput.
On the other hand, a method for producing a novel nanostructure based on a self-organized structure is also being studied. In the case of this method, there is a possibility that an extremely fine structure can be produced in a wider range, faster and cheaper than in the past, and many studies on the method have been made.
前記自己組織化を利用した方法の一つとして、ナノホールを有する構造体を制御性よく安価に作製可能な陽極酸化法が挙げられる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）及びその合金を、酸溶液中で陽極酸化すると、多孔質酸化皮膜が得られ、該多孔質酸化皮膜には、アスペクト比が極めて高く、直径約１０〜数百ｎｍの均一な開口径を有するナノホールが、約２０〜数百ｎｍの間隔で、規則的に配列する特徴的な構造の作製が実現される。このとき、ナノホールの間隔、直径及び高さは、陽極酸化時の印加電圧、陽極酸化時間等により制御することができる。
また、所謂インプリント法によりナノホールが規則配列した構造を作製することも可能である。更には、各ナノホールの内部に、磁性体を充填することにより、磁気記録媒体を製造することができ、この場合、ナノホールの高アスペクト比に起因して、形状異方性が発現することが知られている。このため、磁性体を充填してなるナノホールアレーは、垂直パターンドメディアに極めて有用である。
As one of the methods using the self-organization, there is an anodic oxidation method capable of manufacturing a structure having nanoholes with good controllability at low cost. For example, when aluminum (Al) and its alloy are anodized in an acid solution, a porous oxide film is obtained. The porous oxide film has a very high aspect ratio and a uniform diameter of about 10 to several hundred nm. Thus, it is possible to produce a characteristic structure in which nanoholes having a large opening diameter are regularly arranged at intervals of about 20 to several hundred nm. At this time, the interval, diameter, and height of the nanoholes can be controlled by the applied voltage at the time of anodizing, the anodizing time, and the like.
It is also possible to produce a structure in which nanoholes are regularly arranged by a so-called imprint method. Furthermore, a magnetic recording medium can be manufactured by filling each nanohole with a magnetic material, and in this case, it is known that shape anisotropy appears due to the high aspect ratio of the nanohole. It has been. Therefore, a nanohole array filled with a magnetic material is extremely useful for vertical patterned media.
前記形状異方性に起因した磁気異方性を得るためには、磁性体ナノピラー径に対する長さ（高さ）の比（アスペクト比）を、５以上と充分大きく設けることが必要であることが知られている（非特許文献１参照）。しかし、陽極酸化後のナノホールの開口径は、一般に、ナノホール間隔（ピッチ）の１／３程度となることが知られており、これよりも大幅に大きくすることは困難である。また、例えば、コバルト（Ｃｏ）が充填された、高さ１５０ｎｍのナノホールアレーにおける、面直方向の保磁力（Ｈｃ）及び角形比（Ｓ）のナノホール開口径に対する依存性は、図１に示すように、狭ピッチ化によるナノホールの小径化に伴い、充分なアスペクト比を取っても、磁気異方性が減少する傾向があることが知られている（非特許文献２参照）。この原因としては、磁性体の充填及び結晶構造における欠陥等の影響が、ナノホールが小径になるほど顕著に現れてくるためであると考えられている。
一方、超高密度垂直パターンドメディアとして用いる場合、ナノホールのピッチ及び開口径の微細化が必要であり、かつナノホールの高さ（長さ）も、記録ヘッドによる記録磁界勾配が充分に急唆となる高さよりも短いことが必要である。このように、磁気異方性の実現には、より困難な条件が要求されている。特に、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ２程度の記録密度を実現する場合には、磁気記録層の厚みは、５０ｎｍ以下であることが必要であると考えられる。
In order to obtain magnetic anisotropy due to the shape anisotropy, it is necessary to provide a sufficiently large ratio (aspect ratio) of length (height) to the magnetic nanopillar diameter of 5 or more. It is known (see Non-Patent Document 1). However, it is known that the opening diameter of nanoholes after anodic oxidation is generally about 1/3 of the nanohole interval (pitch), and it is difficult to make it significantly larger than this. Also, for example, the dependence of the coercive force (Hc) in the perpendicular direction (Hc) and the squareness ratio (S) on the nanohole opening diameter in a nanohole array with a height of 150 nm filled with cobalt (Co) is shown in FIG. In addition, it is known that magnetic anisotropy tends to decrease even when a sufficient aspect ratio is taken with the reduction in the diameter of nanoholes by narrowing the pitch (see Non-Patent Document 2). This is considered to be because the influence of defects such as filling of the magnetic material and defects in the crystal structure appears more remarkably as the diameter of the nanohole becomes smaller.
On the other hand, when used as an ultra-high-density vertical patterned media, it is necessary to reduce the pitch and opening diameter of the nanoholes, and the height (length) of the nanoholes is sufficiently steep for the recording magnetic field gradient by the recording head. It is necessary to be shorter than the height. Thus, more difficult conditions are required to realize magnetic anisotropy. In particular, when a recording density of about 1 Tbit / in 2 is realized, it is considered that the thickness of the magnetic recording layer needs to be 50 nm or less.
しかし、本発明者等が検討を行ったところ、ナノホールが平均間隔（ピッチ）２０ｎｍで配列した陽極酸化アルミナナノホールを用いた場合、その開口径は約１０ｎｍとなるが、該ナノホールにコバルト（Ｃｏ）を充填させ、明瞭な垂直磁気異方性を発現させるためには、図２に示すように、ナノホールの高さ（長さ）が、約１００ｎｍ必要であることが判った。
したがって、磁気記録層の更なる薄層化と垂直磁気異方性の確保との両立を図るためには、従来の技術に代わる新たな技術の開発が要求されている。
However, as a result of studies by the present inventors, when anodized alumina nanoholes in which nanoholes are arranged at an average interval (pitch) of 20 nm are used, the opening diameter is about 10 nm, but cobalt (Co) is added to the nanoholes. As shown in FIG. 2, it was found that the height (length) of the nanohole needs to be about 100 nm in order to fill the layer and to express a clear perpendicular magnetic anisotropy.
Therefore, in order to achieve both a further thinning of the magnetic recording layer and securing of perpendicular magnetic anisotropy, development of a new technique that replaces the conventional technique is required.
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、磁気記録層の薄層化と垂直磁気異方性の確保とを両立し、高密度記録が可能で大容量で高性能な磁気記録媒体及びその効率的な製造方法、並びに該磁気記録媒体を用いた垂直記録方式により、高密度記録可能な磁気記録装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the conventional problems and achieve the following objects. That is, the present invention provides both a thin magnetic recording layer and securing of perpendicular magnetic anisotropy, capable of high density recording, a large capacity and high performance magnetic recording medium, an efficient manufacturing method thereof, and An object of the present invention is to provide a magnetic recording apparatus capable of high-density recording by a perpendicular recording method using the magnetic recording medium.
本発明者等は、鋭意検討を行った結果、以下の知見を得た。即ち、陽極酸化アルミナナノホールを鋳型とし、ナノホールの内部に、カーボンチューブを気相炭化法（ＣＶＤ法）にて成長させ、更に該カーボンナノチューブ内に磁性材料を充填させることにより、カーボンナノチューブの厚み分だけ、ナノホールの開口径よりも径が小さい磁性体ナノピラーを有する磁気記録媒体を得ることができるという知見である。これにより、同一高さ（長さ）のナノホールにおいて、前記磁性体ナノピラーの高さ（長さ）と径とのアスペクト比を大きく設けることができ、逆に、高アスペクト比を維持したまま、磁気記録層の薄層化を図ることもできる。
なお、前記ナノホールの内部に、カーボンチューブを気相炭化法（ＣＶＤ法）にて成長させると、該ナノホールの均一性を反映して、該カーボンナノチューブが均一に形成され、しかも該カーボンナノチューブの内部には、磁性材料が充填可能であることが、本発明者等により提案されている（特開２００５−３５０３３９号公報参照）。
また、前記ナノホールの内部に、前記カーボンナノチューブを形成すると、前記磁性材料の充填性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of intensive studies, the present inventors have obtained the following knowledge. That is, by using anodized alumina nanoholes as a template, a carbon tube is grown inside the nanoholes by a vapor-phase carbonization method (CVD method), and the carbon nanotubes are filled with a magnetic material. This is a finding that a magnetic recording medium having magnetic nanopillars having a diameter smaller than the opening diameter of nanoholes can be obtained. Thereby, in the nano-hole of the same height (length), the aspect ratio between the height (length) and the diameter of the magnetic nanopillar can be increased, and conversely, while maintaining the high aspect ratio, The recording layer can also be thinned.
In addition, when a carbon tube is grown inside the nanohole by a vapor phase carbonization method (CVD method), the carbon nanotube is uniformly formed to reflect the uniformity of the nanohole, and the inside of the carbon nanotube The present inventors have proposed that a magnetic material can be filled (see JP 2005-350339 A).
In addition, when the carbon nanotube is formed inside the nanohole, it has been found that the filling property of the magnetic material is improved, and the present invention has been completed.
本発明は、本発明者等の前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、後述する付記に列挙した通りである。即ち、
本発明の磁気記録媒体は、基板上に、該基板面に対し略直交する方向にナノホールが複数形成されたナノホール構造体を有し、該ナノホールの内部にカーボンナノチューブが形成されてなり、該カーボンナノチューブの管内に磁性材料を有してなることを特徴とする。
該磁気記録媒体においては、前記ナノホールの内部に形成された前記カーボンナノチューブの管内に、前記磁性材料を有しているので、前記カーボンナノチューブの厚みの分、前記ナノホールの内径が小径化され、磁気記録層の薄層化と垂直磁気異方性の確保との両立が実現される。また、前記ナノホールの内部が、前記カーボンナノチューブで被覆されているので、前記磁性材料の充填性が良好である。このため、該磁気記録媒体は、高密度記録が可能で大容量で高性能であり、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置等に好適である。
The present invention is based on the above findings of the present inventors, and means for solving the above-described problems are as listed in the appendix described later. That is,
The magnetic recording medium of the present invention has a nanohole structure in which a plurality of nanoholes are formed in a direction substantially orthogonal to the substrate surface on a substrate, and carbon nanotubes are formed inside the nanoholes. It is characterized by having a magnetic material in the nanotube tube.
In the magnetic recording medium, since the carbon material has the magnetic material in the tube of the carbon nanotube formed inside the nanohole, the inner diameter of the nanohole is reduced by the thickness of the carbon nanotube, and magnetic Both reduction in the thickness of the recording layer and securing of perpendicular magnetic anisotropy are realized. Further, since the inside of the nanohole is covered with the carbon nanotube, the filling property of the magnetic material is good. Therefore, the magnetic recording medium is capable of high-density recording, has a large capacity and high performance, and is suitable for a hard disk device widely used as an external storage device for computers, a consumer video recording device, and the like.
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、本発明の前記磁気記録媒体を製造する方法であって、
基板上に金属層を形成した後、該金属層に対しナノホール形成処理を行うことにより、該基板面に対し略直交する方向にナノホールを複数形成してナノホール構造体を形成するナノホール構造体形成工程、該ナノホールの内部にカーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ形成工程、及び、該カーボンナノチューブの管内に磁性材料を充填する磁性材料充填工程を含むことを特徴とする。
該磁気記録媒体の製造方法では、前記ナノホール構造体形成工程において、前記基板上に前記金属層が形成された後、該金属層に対しナノホール形成処理が行われることにより、該基板面に対し略直交する方向にナノホールが複数形成されて前記ナノホール構造体が形成される。前記カーボンナノチューブ形成工程において、該ナノホールの内部に前記カーボンナノチューブが形成される。前記磁性材料充填工程において、該カーボンナノチューブの管内に前記磁性材料が充填される。その結果、本発明の前記磁気記録媒体が効率よく製造される。
A method for producing a magnetic recording medium of the present invention is a method for producing the magnetic recording medium of the present invention,
A nanohole structure forming step of forming a nanohole structure by forming a plurality of nanoholes in a direction substantially perpendicular to the substrate surface by performing a nanohole formation process on the metal layer after forming a metal layer on the substrate And a carbon nanotube forming step of forming a carbon nanotube inside the nanohole, and a magnetic material filling step of filling the carbon nanotube with a magnetic material.
In the method of manufacturing the magnetic recording medium, in the nanohole structure forming step, after the metal layer is formed on the substrate, the metal layer is subjected to a nanohole formation process, whereby the surface of the substrate is substantially reduced. A plurality of nanoholes are formed in the orthogonal direction to form the nanohole structure. In the carbon nanotube formation step, the carbon nanotube is formed inside the nanohole. In the magnetic material filling step, the magnetic material is filled into the carbon nanotube tube. As a result, the magnetic recording medium of the present invention is efficiently manufactured.
本発明の磁気記録装置は、本発明の前記磁気記録媒体と、垂直磁気記録用ヘッドとを少なくとも有することを特徴とする。該磁気記録装置においては、前記磁気記録媒体に対し、前記垂直磁気記録用磁気ヘッドが記録を行ので、該磁気記録媒体に対して高密度に記録することができる。 The magnetic recording apparatus of the present invention includes at least the magnetic recording medium of the present invention and a perpendicular magnetic recording head. In the magnetic recording apparatus, since the magnetic head for perpendicular magnetic recording performs recording on the magnetic recording medium, recording can be performed with high density on the magnetic recording medium.
本発明によると、従来における問題を解決することができ、磁気記録層の薄層化と垂直磁気異方性の確保とを両立し、高密度記録が可能で大容量で高性能な磁気記録媒体及びその効率的な製造方法、並びに該磁気記録媒体を用いた垂直記録方式により、高密度記録可能な磁気記録装置を提供することができる。 According to the present invention, the conventional problems can be solved, and both a thin magnetic recording layer and securing of perpendicular magnetic anisotropy can be achieved. Further, a magnetic recording apparatus capable of high-density recording can be provided by an efficient manufacturing method thereof, and a perpendicular recording system using the magnetic recording medium.
（磁気記録媒体）
本発明の磁気記録媒体は、基板上に、該基板面に対し略直交する方向にナノホールが複数形成されたナノホール構造体を有し、該ナノホールの内部にカーボンナノチューブが形成されてなり、該カーボンナノチューブの管内に磁性材料を有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材（層）を有してなる。
(Magnetic recording medium)
The magnetic recording medium of the present invention has a nanohole structure in which a plurality of nanoholes are formed in a direction substantially orthogonal to the substrate surface on a substrate, and carbon nanotubes are formed inside the nanoholes. The nanotube tube has a magnetic material, and further has other members (layers) appropriately selected as necessary.
−ナノホール構造体−
前記ナノホール構造体としては、基板上に、該基板面に対し略直交する方向にナノホールが複数形成されている以外には特に制限はなく、その材料、形状、構造、大きさ等については、目的に応じて適宜選択することができる。
-Nanohole structure-
The nanohole structure is not particularly limited except that a plurality of nanoholes are formed on the substrate in a direction substantially perpendicular to the substrate surface, and the material, shape, structure, size, etc. It can be selected as appropriate according to the conditions.
前記基板としては、その形状、構造、大きさ、材質等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記形状としては、前記磁気記録媒体がハードディスク等の磁気ディスクである場合には、円板状であり、また、前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、前記材質としては、磁気記録媒体の基材材料として公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、アルミニウム、ガラス、シリコン、石英、シリコン表面に熱酸化膜を形成してなるＳｉＯ２／Ｓｉ、等が挙げられる。これらの基板材料は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
なお、前記基板は、適宜製造したものであってもよいし、市販品を使用してもよい。
The shape, structure, size, material and the like of the substrate are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, the shape of the substrate may be a hard disk or the like. In the case of a magnetic disk, it is disk-shaped, and the structure may be a single layer structure or a laminated structure, and the material may be a magnetic recording medium. The substrate material can be appropriately selected from known materials such as aluminum, glass, silicon, quartz, and SiO 2 / Si formed by forming a thermal oxide film on the silicon surface. These board | substrate materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
In addition, the said board | substrate may be manufactured suitably and a commercial item may be used.
前記材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、金属単体、その酸化物、窒化物等、合金などのいずれであってもよく、その中でも、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、アルミニウムなどが特に好ましい。 The material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, and may be any of a simple metal, an oxide thereof, a nitride, an alloy, etc. Among them, for example, alumina (oxidation) Aluminum), aluminum and the like are particularly preferable.
前記形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記磁気記録媒体がハードディスク等の磁気ディスクである場合には、円板状（ディスク状）であるのが好ましい。
なお、前記形状が、前記円板状である場合には、前記ナノホール（細孔）は、該円板の一の露出面（板面）に対し、略直交する方向に形成される。
前記ナノホールとしては、前記ナノホール構造体を貫通する貫通孔として形成されているのが好ましい。
The shape is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, when the magnetic recording medium is a magnetic disk such as a hard disk, it is preferably in a disk shape (disk shape). .
In addition, when the said shape is the said disk shape, the said nanohole (pore) is formed in the direction substantially orthogonal to one exposed surface (plate surface) of this disk.
The nanohole is preferably formed as a through-hole penetrating the nanohole structure.
前記構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
前記大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記磁気記録媒体が、ハードディスク等の磁気ディスクである場合には、既存のハードディスク等の大きさに対応した大きさが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said structure, According to the objective, it can select suitably, A single layer structure may be sufficient and a laminated structure may be sufficient.
The size is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, when the magnetic recording medium is a magnetic disk such as a hard disk, it corresponds to the size of an existing hard disk or the like. Size is preferred.
前記ナノホールの配列としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ナノホールが略等間隔で均一に規則的に配列しているのが好ましい。この場合、磁気ヘッドの書込み電流を増やすことなく高密度記録、高速記録が可能で大容量であり、オーバーライト特性に優れ、均一な特性を有し、特にクロスリードやクロスライト等の発生を抑制することができる。
また、前記ナノホールは、同心円状及び螺旋状の少なくともいずれかに配列していているのが好ましい。前記ナノホール構造体をハードディスクに適用する場合には、アクセスの容易性の観点から同心円状が好ましく、ビデオディスクに適用する場合には、連続再生の容易性の観点から螺旋状が好ましい。
The arrangement of the nanoholes is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, it is preferable that the nanoholes are regularly arranged at regular intervals. In this case, high-capacity recording and high-speed recording are possible without increasing the write current of the magnetic head, it has a large capacity, excellent overwrite characteristics, uniform characteristics, and especially suppresses the occurrence of cross-read, cross-write, etc. can do.
The nanoholes are preferably arranged in at least one of concentric and spiral shapes. When the nanohole structure is applied to a hard disk, a concentric shape is preferable from the viewpoint of easy access, and when applied to a video disk, a spiral shape is preferable from the viewpoint of easy continuous reproduction.
前記ナノホールの深さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、該深さと磁性体ナノピラーの高さ（長さ）とが対応することを考慮すると、例えば、５０ｎｍ以下が好ましい。
前記ナノホールの深さが、５０ｎｍを超えると、垂直磁気異方性に劣り、高密度記録を図ることができないことがある。
前記ナノホールにおける開口径としては、特に制限はなく、該ナノホールの内部に形成するカーボンナノチューブの厚みに応じて適宜選択することができる。
The depth of the nanohole is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, considering that the depth corresponds to the height (length) of the magnetic nanopillar, for example, 50 nm The following is preferred.
When the depth of the nanohole exceeds 50 nm, the perpendicular magnetic anisotropy is inferior and high density recording may not be achieved.
There is no restriction | limiting in particular as an opening diameter in the said nanohole, According to the thickness of the carbon nanotube formed in this nanohole, it can select suitably.
前記ナノホール構造体の形成は、特に制限はなく公知の方法に従って行うことができるが、例えば、スパッタ法、蒸着法等により金属材料の層を形成した後で、陽極酸化処理により前記ナノホールを形成することにより行うのが好ましい。 The formation of the nanohole structure is not particularly limited and can be performed according to a known method. For example, after forming a metal material layer by sputtering, vapor deposition, or the like, the nanohole is formed by anodizing treatment. Is preferably performed.
−カーボンナノチューブ−
前記カーボンナノチューブは、前記ナノホール構造体における前記ナノホールの内部に形成されてなる。
前記カーボンナノチューブの形成は、例えば、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）により好適に行うことができる。
-Carbon nanotube-
The carbon nanotube is formed inside the nanohole in the nanohole structure.
The formation of the carbon nanotube can be suitably performed by, for example, a CVD method (chemical vapor deposition method).
前記カーボンナノチューブの長さ（高さ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、該長さと磁性体ナノピラーの高さ（長さ）とが対応することを考慮すると、５０ｎｍ以下が好ましい。
また、前記カーボンナノチューブの内径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１ｎｍ以上が好ましい。該カーボンナノチューブの内径が、１ｎｍ未満であると、前記磁性材料を充填し難くなることがある。
更に、前記カーボンナノチューブの深さと内径とのアスペクト比（深さ／内径）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、垂直磁気異方性をに優れる点で、５以上が好ましい。
以上より、前記カーボンナノチューブの長さ（高さ）と内径との関係の特に好適な範囲は、図３に示すグラフで表され、前記カーボンナノチューブの長さ（高さ）としては、５〜５０ｎｍが、前記カーボンナノチューブの内径としては、１〜１０ｎｍが、それぞれ特に好ましい。
The length (height) of the carbon nanotube is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, it is considered that the length corresponds to the height (length) of the magnetic nanopillar. Then, 50 nm or less is preferable.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular as an internal diameter of the said carbon nanotube, Although it can select suitably according to the objective, 1 nm or more is preferable. When the inner diameter of the carbon nanotube is less than 1 nm, it may be difficult to fill the magnetic material.
Furthermore, the aspect ratio (depth / inner diameter) between the depth and the inner diameter of the carbon nanotube is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but in terms of excellent perpendicular magnetic anisotropy, 5 or more is preferable.
From the above, a particularly preferable range of the relationship between the length (height) and the inner diameter of the carbon nanotube is represented by the graph shown in FIG. 3, and the length (height) of the carbon nanotube is 5 to 50 nm. However, the inner diameter of the carbon nanotube is particularly preferably 1 to 10 nm.
−磁性材料−
前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、強磁性材料であってもよいし、軟磁性材料であってもよい。
前記強磁性材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＮｉ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＰ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＮｉＰｔ、その他の元素を含むもの、などが好適に挙げられる。
前記軟磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＣ、ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＮｉＢ、ＣｏＺｒＮｂ、その他の元素を含むもの、などが挙げられる。
前記磁性材料は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、パーマロイ（ＮｉＦｅ，Ｎｉ：Ｆｅ＝２０：８０）などが好適に挙げられる。
-Magnetic material-
There is no restriction | limiting in particular as said magnetic material, According to the objective, it can select suitably, A ferromagnetic material may be sufficient and a soft magnetic material may be sufficient.
Suitable examples of the ferromagnetic material include Fe, Co, Ni, FeCo, FeNi, CoNi, CoNiP, FePt, CoPt, NiPt, and other elements.
The soft magnetic material is not particularly limited and may be appropriately selected from known materials according to the purpose. For example, the soft magnetic material includes FeCo, NiFe, FeSiAl, FeC, FeCoB, FeCoNiB, CoZrNb, and other elements. , Etc.
The said magnetic material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, permalloy (NiFe, Ni: Fe = 20: 80) is preferable.
−その他の層−
前記その他の層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記基板と前記ナノホール構造体との間に配置し、平坦性や密着性を向上させるバッファ層、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＦｅＢ等からなる軟磁性裏打ち層、前記ナノホール構造体の表面乃至上方に配置され、該ナノホール構造体を保護する保護層などが挙げられる。
これらの層は、１層のみ設けられてもよいし、２層以上設けられていてもよく、また、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
また、各層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。
-Other layers-
The other layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, a buffer layer disposed between the substrate and the nanohole structure to improve flatness and adhesion, CoZrNb And a soft magnetic backing layer made of CoFeB or the like, and a protective layer disposed on the surface or above the nanohole structure to protect the nanohole structure.
These layers may be provided in only one layer, may be provided in two or more layers, may have a single layer structure, or may have a laminated structure.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a material of each layer, According to the objective, it can select suitably from well-known things.
本発明の磁気記録媒体は、磁気ヘッドを用いた各種の磁気記録に使用することができるが、後述する本発明の磁気記録装置に好適に使用することができる。
本発明の磁気記録媒体は、磁気記録層の更なる薄層化と垂直磁気異方性の確保とを両立し、高密度記録が可能で大容量であり、高品質である。このため、該磁気記録媒体は、各種の磁気記録媒体として設計し使用することができ、例えば、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置、などに設計し使用することができ、ハードディスク等の磁気ディスクに特に好適に設計し使用することができる。
The magnetic recording medium of the present invention can be used for various types of magnetic recording using a magnetic head, but can be suitably used for the magnetic recording apparatus of the present invention described later.
The magnetic recording medium of the present invention achieves both a further thinning of the magnetic recording layer and securing of perpendicular magnetic anisotropy, enables high-density recording, has a large capacity, and is of high quality. For this reason, the magnetic recording medium can be designed and used as various magnetic recording media. For example, the magnetic recording medium is designed for a hard disk device widely used as an external storage device of a computer, a consumer video recording device, or the like. It can be used, and can be particularly suitably designed and used for a magnetic disk such as a hard disk.
本発明の磁気記録媒体の製造は、特に制限はなく、公知の方法に従って製造することができるが、以下に説明する本発明の磁気記録媒体の製造方法により好適に製造することができる。 The production of the magnetic recording medium of the present invention is not particularly limited and can be produced according to a known method, but can be suitably produced by the method for producing a magnetic recording medium of the present invention described below.
（磁気記録媒体の製造方法）
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、ナノホール構造体形成工程、カーボンナノチューブ形成工程、及び磁性材料充填工程を少なくとも含み、好ましくは、プラズマ処理工程、親水化処理工程、表面処理工程などを含み、更に必要に応じて適宜選択した、その他の工程を含む。
(Method of manufacturing magnetic recording medium)
The method for producing a magnetic recording medium of the present invention includes at least a nanohole structure forming step, a carbon nanotube forming step, and a magnetic material filling step, and preferably includes a plasma treatment step, a hydrophilization treatment step, a surface treatment step, and the like. Furthermore, other processes appropriately selected as necessary are included.
＜ナノホール構造体形成工程＞
前記ナノホール構造体形成工程は、金属層に対しナノホール形成処理を行うことにより、該金属層面に対し略直交する方向にナノホールを複数形成してナノホール構造体を形成する工程である。
<Nanohole structure formation process>
The nanohole structure forming step is a step of forming a nanohole structure by forming a plurality of nanoholes in a direction substantially perpendicular to the surface of the metal layer by performing a nanohole forming process on the metal layer.
前記金属層の材料、形状、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記材料としては、前記ナノホール形成処理によりナノホールを形成可能な材料であればよく、例えば、金属単体、その酸化物、窒化物等、合金などのいずれであってもよく、その中でも、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、アルミニウム、などが特に好ましい。
前記金属層は、基板上に形成してもよく、該基板の詳細については、上述した通りである。
The material, shape, size, etc. of the metal layer are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the material may be a material capable of forming nanoholes by the nanohole formation process. For example, any of a metal simple substance, its oxide, nitride, an alloy, etc. may be sufficient, Among these, alumina (aluminum oxide), aluminum, etc. are especially preferable.
The metal layer may be formed on a substrate, and details of the substrate are as described above.
また、前記ナノホール形成処理を陽極酸化処理にて行う場合、その際の電極として機能する電極層を前記基板とは別に、該基板と前記金属層との間に配置させることができる。
前記電極層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、これらの合金、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。該電極層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、蒸着法、スパッタリング法、などが挙げられる。
When the nanohole forming process is performed by anodizing, an electrode layer functioning as an electrode at that time can be disposed between the substrate and the metal layer separately from the substrate.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said electrode layer, According to the objective, it can select suitably, For example, Nb, Ta, Ti, W, Cr, Co, Pt, Cu, Ir, Rh, these alloys, Etc. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. There is no restriction | limiting in particular as a method of forming this electrode layer, According to the objective, it can select suitably, For example, a vapor deposition method, sputtering method, etc. are mentioned.
なお、前記金属層を前記基板上に形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知の方法、例えば、蒸着法、スパッタリング法、などが好適に挙げられる。これらの中でも、前記スパッタリング法は、前記金属層の厚みの制御を正確かつ容易に行うことができる点で有利である。
前記スパッタリング法の場合、前記金属層の材料である金属で形成されたスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行うことにより、好適に実施することができる。前記スパッタリングターゲットの純度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、高純度であるのが好ましく、前記金属層がアルミニウムである場合には、該金属層を形成するのに用いるスパッタリングターゲットとしてのアルミニウムの純度は９９．９９０％以上であるのが好ましい。
In addition, there is no restriction | limiting in particular as a method of forming the said metal layer on the said board | substrate, According to the objective, it can select suitably, A well-known method, for example, a vapor deposition method, sputtering method, etc. are mentioned suitably. . Among these, the sputtering method is advantageous in that the thickness of the metal layer can be controlled accurately and easily.
In the case of the said sputtering method, it can implement suitably by performing sputtering using the sputtering target formed with the metal which is the material of the said metal layer. There is no restriction | limiting in particular as purity of the said sputtering target, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable that it is high purity, and when the said metal layer is aluminum, this metal layer is formed. The purity of aluminum used as the sputtering target is preferably 99.990% or higher.
前記ナノホール形成処理としては、前記金属層に前記ナノホールを形成することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、陽極酸化処理、エッチング処理、などが好適に挙げられる。
これらの中でも、前記金属層面に対し略直交する方向に多数のナノホールを略等間隔にかつ均等に配列形成することができる等の点で、陽極酸化処理が特に好ましい。
The nanohole forming treatment is not particularly limited as long as the nanohole can be formed in the metal layer, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, anodizing treatment, etching treatment, and the like are preferable. Can be mentioned.
Among these, the anodizing treatment is particularly preferable in that a large number of nanoholes can be arranged at substantially equal intervals and in a direction substantially orthogonal to the metal layer surface.
前記陽極酸化処理の条件（電解液の種類・濃度、温度、時間など）としては、特に制限はなく、形成するナノホールの数、大きさ、アスペクト比等に応じて適宜選択することができるが、電流の流れる方向は前記金属層の厚み方向に一致される。前記陽極酸化処理に用いる電解液の種類としては、例えば、希釈リン酸溶液、希釈蓚酸溶液、希釈硫酸溶液、などが好適に挙げられる。前記ナノホールのアスペクト比の調整は、例えば、前記陽極酸化処理の後に、リン酸溶液に浸漬させて前記ナノホール（アルミナポア）の直径を増加させることにより行うことができる。 The conditions for the anodizing treatment (type / concentration of electrolyte, temperature, time, etc.) are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the number, size, aspect ratio, etc. of nanoholes to be formed. The direction in which the current flows coincides with the thickness direction of the metal layer. Preferable examples of the electrolytic solution used for the anodizing treatment include a diluted phosphoric acid solution, a diluted oxalic acid solution, and a diluted sulfuric acid solution. The aspect ratio of the nanohole can be adjusted by, for example, immersing in a phosphoric acid solution after the anodizing treatment to increase the diameter of the nanohole (alumina pore).
前記陽極酸化処理により前記ナノホール構造体形成工程を行った場合、前記金属層に多数形成した前記ナノホールの下部にバリア層が形成されてしまうことがあるが、該バリア層は、リン酸等の公知のエッチング液を用いて公知のエッチング処理を行うことにより、容易に除去することができる。 When the nanohole structure forming step is performed by the anodic oxidation treatment, a barrier layer may be formed below the nanoholes formed in large numbers in the metal layer. It can be easily removed by performing a known etching process using this etching solution.
前記陽極酸化処理により前記金属層に形成される前記ナノホールの位置、配向（配列）等は、ランダムであるが、例えば、以下の手法により、これを制御することができる。即ち、前記陽極酸化処理の前に、前記金属層上に凹状の窪みあるいは凹状ラインを予め形成しておき、その後に前記陽極酸化処理を行うと、該凹状の窪みあるいは凹状ライン上にのみ、規則的に配列した前記ナノホールを形成することができる。 The position, orientation (arrangement), and the like of the nanoholes formed in the metal layer by the anodization treatment are random, but can be controlled by, for example, the following method. That is, when the concave depression or concave line is formed in advance on the metal layer before the anodizing treatment, and then the anodizing treatment is performed, only the concave depression or concave line is ordered. The nanoholes arranged in an orderly manner can be formed.
前記ナノホール構造体形成工程により、前記金属層に該金属層の厚み方向に配向したナノホールが複数形成されたナノホール構造体が形成される。
前記ナノホール構造体における前記ナノホールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、貫通孔として形成されているのが好ましい。
The nanohole structure forming step forms a nanohole structure in which a plurality of nanoholes oriented in the thickness direction of the metal layer are formed in the metal layer.
There is no restriction | limiting in particular as said nanohole in the said nanohole structure, It can select suitably according to the objective, It is preferable that it is formed as a through-hole.
前記ナノホールの深さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、該深さと、磁性体ナノピラーの高さとが略等しいことを考慮すると、所望の磁気記録層の厚みと一致させるのが好ましく、例えば、５０μｍ以下であるのが好ましい。
前記ナノホールの深さが、５０μｍを超えると、垂直磁気異方性に劣り、高密度記録を図ることができないことがある。
前記ナノホールにおける開口径としては、特に制限はなく、該ナノホールの内部に形成するカーボンナノチューブの厚みに応じて適宜選択することができる。
The depth of the nanohole is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. In consideration of the fact that the depth and the height of the magnetic nanopillar are substantially equal, the thickness of the desired magnetic recording layer It is preferable to match, for example, 50 μm or less.
If the depth of the nanohole exceeds 50 μm, the perpendicular magnetic anisotropy is inferior and high density recording may not be achieved.
There is no restriction | limiting in particular as an opening diameter in the said nanohole, According to the thickness of the carbon nanotube formed in this nanohole, it can select suitably.
＜カーボンナノチューブ形成工程＞
前記カーボンナノチューブ形成工程は、前記ナノホールの内部にカーボンナノチューブを形成する工程である。
前記カーボンナノチューブの形成の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）が好適に挙げられる。
前記ＣＶＤ法（化学的気相成長法）としては、例えば、熱ＣＶＤ（単にＣＶＤとも呼ばれる）、ホットフィラメントＣＶＤ、プラズマエンハンストＣＶＤ（プラズマアシステッドＣＶＤ、プラズマＣＶＤとも呼ばれる）、プラズマエンハンストホットフィラメントＣＶＤ、レーザーエンハンストＣＶＤ（レーザーＣＶＤとも呼ばれる）、などが挙げられる。これらの中でも、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤが好ましい。
<Carbon nanotube formation process>
The carbon nanotube formation step is a step of forming carbon nanotubes inside the nanoholes.
There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the said carbon nanotube, Although it can select suitably according to the objective, For example, CVD method (chemical vapor deposition method) is mentioned suitably.
Examples of the CVD method (chemical vapor deposition method) include, for example, thermal CVD (also simply referred to as CVD), hot filament CVD, plasma enhanced CVD (also referred to as plasma assisted CVD or plasma CVD), plasma enhanced hot filament CVD, Laser enhanced CVD (also called laser CVD), and the like can be given. Among these, thermal CVD and plasma CVD are preferable.
前記熱ＣＶＤにおいては、４００〜２，０００℃程度に加熱して炭素を蒸着させる。
前記プラズマＣＶＤにおいては、０．１〜１，０００Ｗ／ｃｍ３程度の高周波（ＲＦ）で励起したプラズマにより原料ガスを分解して炭素を蒸着させる。なお、前記高周波（ＲＦ）で励起したプラズマ以外に、低周波、マイクロ波（ＭＷ）、直流（ＤＣ）等で励起したプラズマを使用することもできる。
In the thermal CVD, carbon is deposited by heating to about 400 to 2,000 ° C.
In the plasma CVD, carbon is deposited by decomposing a source gas with plasma excited at a high frequency (RF) of about 0.1 to 1,000 W / cm 3 . In addition to plasma excited by the high frequency (RF), plasma excited by low frequency, microwave (MW), direct current (DC), or the like can be used.
前記ＣＶＤ法によるカーボンナノチューブの形成条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、原料ガスの流量を制御し、該原料ガスとして、炭素供給ガスと導入ガスとの混合ガスを用いるのが好ましい。
前記炭素供給ガスとしては、例えば、メタン、エチレン、プロピレン、アセチレン、ベンゼン、ブタン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、Ｃ１０Ｈ１６、ＣＳ２、Ｃ６０、などが挙げられる。また、前記導入ガスとしては、窒素、アルゴン、水素、ＮＨ３、などが挙げられる。
この場合、前記混合ガスにおける混合割合としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記炭素供給ガスとしてアセチレンガスを用い、前記導入ガスとして窒素ガスを用いた場合には、常圧にて、体積比でアセチレンガス：窒素ガス＝１０〜３０：９０〜７０程度が好ましく、アセチレンガス：窒素ガス＝２０：８０が特に好ましい。全流量としては、３００〜７００ｃｍ３／ｍｉｎが好ましく、５００ｃｍ３／ｍｉｎが特に好ましい。また、温度としては、５００〜８００℃が好ましく、６００℃付近が特に好ましい。
The conditions for forming the carbon nanotubes by the CVD method are not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, the flow rate of the source gas is controlled, and the carbon supply gas and the introduced gas are used as the source gas. It is preferable to use a mixed gas.
Examples of the carbon supply gas include methane, ethylene, propylene, acetylene, benzene, butane, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, C 10 H 16 , CS 2 , and C 60 . Examples of the introduced gas include nitrogen, argon, hydrogen, NH 3 and the like.
In this case, the mixing ratio in the mixed gas is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, when acetylene gas is used as the carbon supply gas and nitrogen gas is used as the introduction gas Is preferably about acetylene gas: nitrogen gas = 10-30: 90-70 by volume ratio at normal pressure, and particularly preferably acetylene gas: nitrogen gas = 20: 80. The total flow, preferably 300~700cm 3 / min, 500cm 3 / min is particularly preferred. Moreover, as temperature, 500-800 degreeC is preferable and 600 degreeC vicinity is especially preferable.
前記カーボンナノチューブ形成工程においては、前記ＣＶＤ法等により前記カーボンナノチューブを形成する際に、前記金属層の材料が該カーボンナノチューブの形成触媒として作用するため、前記カーボンナノチューブの形成のための触媒を別途使用しなくてもよい。例えば、前記金属層がアルミナで形成されている場合には、該金属層の露出表面に存在するアルミナがそのまま前記カーボンナノチューブの形成のための触媒として作用する。 In the carbon nanotube formation step, when forming the carbon nanotube by the CVD method or the like, the material of the metal layer acts as a catalyst for forming the carbon nanotube. Therefore, a catalyst for forming the carbon nanotube is separately provided. It is not necessary to use it. For example, when the metal layer is formed of alumina, the alumina present on the exposed surface of the metal layer acts as a catalyst for forming the carbon nanotubes as it is.
なお、前記金属層の露出表面又は該金属層に形成した前記ナノホールの内表面に、前記カーボンナノチューブを形成するための触媒を、塗布、蒸着等の手法により存在させておいてもよい。
前記触媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、遷移金属が好適に挙げられる。該遷移金属としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕ、これら金属元素を含む合金、などが挙げられる。
Note that a catalyst for forming the carbon nanotube may be present on the exposed surface of the metal layer or the inner surface of the nanohole formed in the metal layer by a technique such as coating or vapor deposition.
There is no restriction | limiting in particular as said catalyst, Although it can select suitably according to the objective, For example, a transition metal is mentioned suitably. Examples of the transition metal include Fe, Ni, Co, Ru, Rh, Pd, Pt, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Lu, and alloys containing these metal elements. Is mentioned.
なお、前記カーボンナノチューブ形成工程を行う前に、前記金属層の露出表面を清浄化してもよく、該清浄化の方法としては、溶剤洗浄、コロナ処理、プラズマ処理、プラズマ灰化などの放電処理、などが挙げられる。
前記カーボンナノチューブ形成工程により形成されるカーボンナノチューブは、内径、長さ、層数等が略均一であり、前記ナノホールの深さと略同一の長さであり、その一端が閉鎖された構造を有している。
前記カーボンナノチューブの内径は、前記ナノホールの開口径に対して、前記層数を適宜調整することにより所望の大きさに制御することができ、例えば、前記ナノホールの開口径が、１０〜１５ｎｍである場合、前記層数を１０とすると、該ナノホールの内部を、内径６〜８ｎｍのカーボンナノチューブで被覆させることができ、該カーボンナノチューブの形成により、磁性体ナノピラー径の縮小化を図ることができる。
Before performing the carbon nanotube formation step, the exposed surface of the metal layer may be cleaned. Examples of the cleaning method include solvent cleaning, corona treatment, plasma treatment, discharge treatment such as plasma ashing, Etc.
The carbon nanotubes formed by the carbon nanotube formation step have a structure in which an inner diameter, a length, the number of layers, etc. are substantially uniform, are approximately the same length as the depth of the nanohole, and one end thereof is closed. ing.
The inner diameter of the carbon nanotube can be controlled to a desired size by appropriately adjusting the number of layers with respect to the opening diameter of the nanohole. For example, the opening diameter of the nanohole is 10 to 15 nm. In this case, when the number of layers is 10, the inside of the nanohole can be covered with carbon nanotubes having an inner diameter of 6 to 8 nm, and the diameter of the magnetic nanopillar can be reduced by forming the carbon nanotubes.
＜プラズマ処理工程＞
前記プラズマ処理工程は、プラズマを用いてエッチング処理を行う工程である。
前記プラズマ処理工程を行うと、前記ナノホール構造体（前記金属層）の表面に堆積したカーボン層を除去することができ、また、前記カーボンナノチューブの内表面の親水性を向上させることができる。この場合、その後に行う磁性材料充填工程において、めっき法を用いると、めっき液との濡れ性が向上し、前記めっき液が前記カーボンナノチューブの管内に染み込み易くなり、その結果、前記磁性材料の充填を効率よく充分におこなうことができる。
なお、前記プラズマ処理の条件等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Plasma treatment process>
The plasma treatment process is an etching process using plasma.
When the plasma treatment step is performed, the carbon layer deposited on the surface of the nanohole structure (the metal layer) can be removed, and the hydrophilicity of the inner surface of the carbon nanotube can be improved. In this case, if a plating method is used in the subsequent magnetic material filling step, the wettability with the plating solution is improved, and the plating solution is likely to penetrate into the tube of the carbon nanotubes. Can be performed efficiently and sufficiently.
The plasma treatment conditions and the like are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
＜親水化処理工程＞
前記親水化処理工程は、前記カーボンナノチューブの管内を、酸化剤により親水化させる工程であり、前記プラズマ処理工程の代わりに行うことができる。
前記酸化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、過酸化水素、オゾン、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、二酸化塩素、臭素、二酸化マンガン、硝酸、過マンガン酸カリウム、及びこれらの水溶液などが挙げられる。これらの中でも、過酸化水素水が特に好ましい。この場合、めっき液が前記カーボンナノチューブの管内にも浸入し、電気めっきによる磁性材料の充填を効率的に行うことが可能となる。
<Hydrophilic treatment process>
The hydrophilic treatment step is a step of making the inside of the carbon nanotube tube hydrophilic with an oxidizing agent, and can be performed instead of the plasma treatment step.
There is no restriction | limiting in particular as said oxidizing agent, According to the objective, it can select suitably, For example, hydrogen peroxide, ozone, sodium hypochlorite, chlorine, chlorine dioxide, bromine, manganese dioxide, nitric acid, permanganese Examples include potassium acid and aqueous solutions thereof. Among these, hydrogen peroxide water is particularly preferable. In this case, the plating solution penetrates into the carbon nanotube tube, and it is possible to efficiently fill the magnetic material by electroplating.
前記親水化処理の条件等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記親水化処理は、具体的には、例えば、前記カーボンナノチューブが前記ナノホール内に形成された前記ナノホール構造体を、前記酸化剤中に浸漬させることにより行うことができる。
ここで、前記酸化剤が、過酸化水素水である場合、過酸化水素の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましい。また、過酸化水素水の温度としては、３０℃以上が好ましく、６０℃以上がより好ましい。前記過酸化水素の濃度が、５質量％未満であったり、前記過酸化水素水の温度が、３０℃以下であると、親水化が不十分となり、電気めっきを行っても磁性材料が充填されないナノホールが生ずることがある。なお、前記過酸化水素水によるめっき前親水化処理の後、残留する過酸化水素を除去するため、温水による洗浄を適宜行うのが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular about the conditions of the said hydrophilic treatment, It can select suitably according to the objective. Specifically, the hydrophilization treatment can be performed, for example, by immersing the nanohole structure in which the carbon nanotubes are formed in the nanohole in the oxidizing agent.
Here, when the oxidizing agent is hydrogen peroxide solution, the concentration of hydrogen peroxide is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 5% by mass or more, and 10% by mass. % Or more is more preferable. Further, the temperature of the hydrogen peroxide solution is preferably 30 ° C. or higher, and more preferably 60 ° C. or higher. If the concentration of the hydrogen peroxide is less than 5% by mass or the temperature of the hydrogen peroxide solution is 30 ° C. or less, the hydrophilization is insufficient and the magnetic material is not filled even when electroplating is performed. Nanoholes may occur. In addition, after the hydrophilization treatment before plating with the hydrogen peroxide solution, it is preferable to appropriately perform washing with warm water in order to remove the remaining hydrogen peroxide.
＜磁性材料充填工程＞
前記磁性材料充填工程は、前記カーボンナノチューブ形成工程において形成したカーボンナノチューブの管内に磁性材料を充填する工程である。
<Magnetic material filling process>
The magnetic material filling step is a step of filling the carbon nanotube tube formed in the carbon nanotube formation step with a magnetic material.
前記磁性材料の充填は、例えば、電気めっきにより好適に行うことができる。
前記電気めっきの条件等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記電気めっきは、具体的には、例えば、前記カーボンナノチューブが前記ナノホール内に形成された前記ナノホール構造体を、前記めっき液中に浸漬させた後、上述した電極層を電極として電圧を印加させることにより、前記カーボンナノチューブの管内に、前記磁性材料を析出乃至堆積させることにより、行うことができる。
The filling of the magnetic material can be suitably performed by, for example, electroplating.
There is no restriction | limiting in particular about the conditions of the said electroplating, According to the objective, it can select suitably. Specifically, the electroplating is performed, for example, by immersing the nanohole structure in which the carbon nanotubes are formed in the nanohole in the plating solution, and then applying a voltage using the electrode layer described above as an electrode. Thus, the magnetic material can be deposited or deposited in the carbon nanotube tube.
前記めっき液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、通常のめっき液のほか、アルコールを含むめっき液を用いてもよい。該めっき液がアルコールを含む場合、前記カーボンナノチューブの管内への前記磁性材料の析出量を制御することができる。
前記アルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、脂肪族アルコールが好ましく、炭素数１〜４の脂肪族アルコールがより好ましい。これらの中でも、前記カーボンナノチューブの管内への前記磁性材料の析出を容易に制御することができる点で、メタノールが特に好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said plating solution, According to the objective, it can select suitably, In addition to a normal plating solution, you may use the plating solution containing alcohol. When the plating solution contains alcohol, the amount of the magnetic material deposited in the carbon nanotube tube can be controlled.
There is no restriction | limiting in particular as said alcohol, Although it can select suitably according to the objective, An aliphatic alcohol is preferable and a C1-C4 aliphatic alcohol is more preferable. Among these, methanol is particularly preferable in that the precipitation of the magnetic material into the tube of the carbon nanotubes can be easily controlled.
前記めっき液におけるアルコールの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３０ｖｏｌ％以下が好ましく、２０ｖｏｌ％が特に好ましい。
前記含有量が、３０ｖｏｌ％を超えると、前記磁性材料の充填が遅くなり、前記磁性材料が充填されないナノホールを生じることがある。なお、前記めっき液にメタノールを混ぜることにより、電気めっき中の水素発生が抑制され、この点も前記カーボンナノチューブ内への前記磁性材料の充填を効率よく行うことができる要因と考えられる。
There is no restriction | limiting in particular as content of alcohol in the said plating solution, Although it can select suitably according to the objective, 30 vol% or less is preferable and 20 vol% is especially preferable.
When the content exceeds 30 vol%, the filling of the magnetic material becomes slow, and nanoholes that are not filled with the magnetic material may be generated. In addition, mixing methanol with the plating solution suppresses hydrogen generation during electroplating, and this point is also considered to be a factor that allows the magnetic material to be efficiently filled into the carbon nanotubes.
以上により、前記カーボンナノチューブの管内に、前記磁性材料を充填させることができるが、前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて各種元素を少なくとも含むものの中から適宜選択することができるが、強磁性材料であってもよいし、軟磁性材料であってもよい。
前記強磁性材料及び前記軟磁性材料の詳細については、上述した通りである。
Thus, the carbon nanotube tube can be filled with the magnetic material. However, the magnetic material is not particularly limited and can be appropriately selected from those containing at least various elements according to the purpose. However, it may be a ferromagnetic material or a soft magnetic material.
The details of the ferromagnetic material and the soft magnetic material are as described above.
前記磁性材料充填工程により、前記カーボンナノチューブの管内に前記磁性材料が充填され、また、前記ナノホール構造体（前記金属層）の表面に堆積したカーボン層の上にも磁性材料が溢れ出ることがあるが、表面の磁性材料層の一端を摘まんで引き剥がすことにより、前記カーボンナノチューブの管内に前記磁性材料を残したまま、表面の前記磁性材料層だけを取り除くことができる。
なお、前記磁性材料層を取り除いた後、前記ナノホール構造体（前記金属層）の表面に堆積したカーボン層を、酸素プラズマを用いたエッチング処理により除去するのが好ましい。
前記エッチング処理の条件等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
The magnetic material filling step fills the carbon nanotube tube with the magnetic material, and the magnetic material may overflow on the carbon layer deposited on the surface of the nanohole structure (the metal layer). However, by gripping and peeling off one end of the magnetic material layer on the surface, only the magnetic material layer on the surface can be removed while leaving the magnetic material in the tube of the carbon nanotubes.
In addition, after removing the magnetic material layer, it is preferable to remove the carbon layer deposited on the surface of the nanohole structure (the metal layer) by an etching process using oxygen plasma.
The conditions for the etching treatment are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
＜表面処理工程＞
前記表面処理工程は、前記磁性材料充填工程を行った後、前記ナノホール構造体の表面を研磨する工程である。
前記表面処理工程により、前記磁気記録媒体（前記ナノホール構造体）の表面が平坦化され、垂直磁気記録ヘッド等の磁気ヘッドの安定浮上が可能となり、低浮上化による高密度記録と信頼性確保の双方を達成することができる点で有利である。
<Surface treatment process>
The surface treatment step is a step of polishing the surface of the nanohole structure after performing the magnetic material filling step.
By the surface treatment step, the surface of the magnetic recording medium (the nanohole structure) is flattened, and stable flying of a magnetic head such as a perpendicular magnetic recording head is possible. It is advantageous in that both can be achieved.
前記表面処理工程における研磨の方法としては、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができ、例えば、ＣＭＰ（化学機械的研磨）法により行うことができる。
また、前記ナノホール構造体の表面を平坦化した後、スパッタ法等により成膜したカーボン層等の保護層を更に形成し、該保護層上に潤滑剤を塗布するのが好ましい。なお、前記カーボンナノチューブ形成工程において、前記ナノホール構造体の表面に堆積したカーボン層の厚みや平坦性を適度に調整することにより、該カーボン層を保護層として機能させてもよく、この場合、前記保護層を別途形成することなく、潤滑剤を塗布するだけでよい。
There is no restriction | limiting in particular as the grinding | polishing method in the said surface treatment process, It can carry out according to a well-known method, For example, it can carry out by CMP (Chemical Mechanical Polishing) method.
Further, it is preferable that after the surface of the nanohole structure is flattened, a protective layer such as a carbon layer formed by sputtering or the like is further formed, and a lubricant is applied on the protective layer. In the carbon nanotube formation step, the carbon layer may function as a protective layer by appropriately adjusting the thickness and flatness of the carbon layer deposited on the surface of the nanohole structure. It is only necessary to apply a lubricant without separately forming a protective layer.
＜その他の工程＞
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、バッファ層形成工程、軟磁性裏打ち層形成工程、保護層形成工程などが挙げられる。
なお、前記バッファ層形成工程、前記軟磁性裏打ち層形成工程、及び前記保護層形成工程は、公知の方法に従って行うことができる。
<Other processes>
There is no restriction | limiting in particular as said other process, According to the objective, it can select suitably, For example, a buffer layer formation process, a soft-magnetic backing layer formation process, a protective layer formation process etc. are mentioned.
The buffer layer forming step, the soft magnetic backing layer forming step, and the protective layer forming step can be performed according to known methods.
本発明の磁気記録媒体の製造方法により、本発明の前記磁気記録媒体を効率よく低コストで製造することができる。 According to the method for manufacturing a magnetic recording medium of the present invention, the magnetic recording medium of the present invention can be manufactured efficiently and at low cost.
（磁気記録装置）
本発明の磁気記録装置は、本発明の前記磁気記録媒体と、垂直磁気記録用ヘッドとを有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段乃至部材などを有してなる。
(Magnetic recording device)
The magnetic recording apparatus of the present invention comprises the magnetic recording medium of the present invention and a perpendicular magnetic recording head, and further comprises other means or members appropriately selected as necessary.
前記垂直磁気記録用ヘッドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、単磁極ヘッドなどが好適に挙げられる。また、該垂直磁気記録用ヘッドは、書込専用であってもよいし、ＧＭＲヘッド等の読取用ヘッドと一体の書込兼読込用であってもよい。 The perpendicular magnetic recording head is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a single magnetic pole head is preferable. The perpendicular magnetic recording head may be dedicated for writing, or may be for writing and reading integrated with a reading head such as a GMR head.
前記その他の部材としては、例えば、前記垂直磁気記録用ヘッドを搭載するアーム部材などが挙げられ、前記その他の手段としては、該アーム部材を移動（回転）させて前記垂直記録用磁気ヘッドを移動させる手段などが挙げられる。 Examples of the other member include an arm member on which the perpendicular magnetic recording head is mounted. As the other means, the arm member is moved (rotated) to move the perpendicular recording magnetic head. The means to make is mentioned.
本発明の前記磁気記録装置においては、磁気記録層の厚みが薄く、垂直磁気異方性に優れる、本発明の前記磁気記録媒体を用いるので、前記垂直磁気記録用ヘッドからの磁束が集中し、前記磁気記録層の下面でも、集中したままで拡散しないため、小さなビットを書込むことができる。 In the magnetic recording apparatus of the present invention, since the magnetic recording medium of the present invention, which has a thin magnetic recording layer and is excellent in perpendicular magnetic anisotropy, uses magnetic flux from the perpendicular magnetic recording head, Even on the lower surface of the magnetic recording layer, since it is concentrated and does not diffuse, a small bit can be written.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.
（実施例１）
−磁気記録媒体の作製−
以下のようにして磁気記録媒体を作製した。
＜ナノホール構造体形成工程＞
まず、ガラスディスク基板上に、アルミニウム（Ａｌ）をスパッタ成膜し、前記金属層としてのＡｌ膜を形成した。得られたＡｌ膜を陽極酸化処理（条件：０．３Ｍ硫酸溶液中、１５℃、電圧８Ｖ、３分間）を行って、前記ガラスディスク基板の基板面と略直交方向にナノホール（アルミナナノホール、アルミナポア）が多数形成された前記ナノホール構造体を形成した（図４（ａ）参照）。
なお、開口径が約１０ｎｍのナノホールが、平均間隔３０ｎｍで形成されており、該ナノホールの深さ（高さ）は、５０ｎｍであった。
(Example 1)
-Production of magnetic recording media-
A magnetic recording medium was produced as follows.
<Nanohole structure formation process>
First, aluminum (Al) was formed on a glass disk substrate by sputtering to form an Al film as the metal layer. The obtained Al film was anodized (conditions: 0.3 M sulfuric acid solution, 15 ° C., voltage 8 V, 3 minutes) to form nanoholes (alumina nanoholes, alumina pores) in a direction substantially perpendicular to the substrate surface of the glass disk substrate. ) Was formed (see FIG. 4A).
In addition, nanoholes having an opening diameter of about 10 nm were formed at an average interval of 30 nm, and the depth (height) of the nanoholes was 50 nm.
＜カーボンナノチューブ形成工程＞
次に、カーボンナノチューブを形成するための前記炭素供給ガスとしてアセチレンガスを用い、前記導入ガスとして窒素ガスを用い、ＣＶＤ法により、前記ナノホール構造体（アルミナナノホール）における外表面とナノホール内にカーボンを成長させた。具体的には、ナノホール構造体を有するガラスディスク基板を石英反応管に入れ、窒素気流下で６００℃まで２時間で昇温した後、２０ｖｏｌ％のアセチレンを、窒素をキャリアーガスとして反応管内に流入し、全流量５００ｃｍ３／ｍｉｎで、６００℃にて２時間ＣＶＤを行い、その後、アセチレンを止め、窒素気流下で室温まで冷却した。
その結果、図４（ｂ）に示すように、前記ナノホール構造体の表面にはカーボン層が堆積形成され、該ナノホール構造体におけるナノホール内には、前記カーボンナノチューブが形成された。
ここで、カーボンナノチューブが形成されたナノホールの断面ＴＥＭ写真を図５に示す。図５に示すように、開口径が約１０ｎｍのナノホールの内部に、１層辺り０．３６ｎｍの厚みを有する１０層からなるカーボンナノチューブが形成されており、該カーボンナノチューブの内径は、約６ｎｍであった。
<Carbon nanotube formation process>
Next, acetylene gas is used as the carbon supply gas for forming carbon nanotubes, nitrogen gas is used as the introduced gas, and carbon is deposited on the outer surface and nanoholes in the nanohole structure (alumina nanoholes) by CVD. Grown up. Specifically, a glass disk substrate having a nanohole structure is placed in a quartz reaction tube, heated to 600 ° C. in 2 hours under a nitrogen stream, and then 20 vol% acetylene flows into the reaction tube using nitrogen as a carrier gas. Then, CVD was performed at 600 ° C. for 2 hours at a total flow rate of 500 cm 3 / min, after which acetylene was stopped and cooled to room temperature under a nitrogen stream.
As a result, as shown in FIG. 4B, a carbon layer was deposited on the surface of the nanohole structure, and the carbon nanotubes were formed in the nanohole in the nanohole structure.
Here, the cross-sectional TEM photograph of the nanohole in which the carbon nanotube was formed is shown in FIG. As shown in FIG. 5, carbon nanotubes composed of 10 layers having a thickness of 0.36 nm per layer are formed inside a nanohole having an opening diameter of about 10 nm, and the inner diameter of the carbon nanotube is about 6 nm. there were.
＜親水化処理工程＞
次に、磁性材料充填工程における電気めっきの前処理として、表面にカーボン層が堆積形成され、ナノホール内にカーボンナノチューブが形成された前記ナノホール構造体を、１０質量％の過酸化水素水に、６０℃で２０分間浸漬させた。その後、純水に、６０℃で３０分間浸漬させて洗浄した（図４（ｃ）及び図４（ｄ）参照）。
<Hydrophilic treatment process>
Next, as a pretreatment of electroplating in the magnetic material filling step, the nanohole structure in which a carbon layer is deposited on the surface and carbon nanotubes are formed in the nanoholes is added to 10% by mass of hydrogen peroxide solution. It was immersed at 20 ° C. for 20 minutes. Then, it was immersed in pure water at 60 ° C. for 30 minutes for cleaning (see FIG. 4C and FIG. 4D).
＜磁性材料充填工程＞
次に、前記親水化処理が施された前記ナノホール構造体を、Ａ液（組成：硫酸ニッケル１４０ｇ／ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／ｌ、硫酸第一鉄５０ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｍｇ／ｌ、添加剤（ラウリル硫酸、サッカリン）微量を含有）とＢ液（メタノール）とを、Ａ液：Ｂ液＝４：１の割合で混合して調製した、パーマロイ（Ｆｅ：Ｎｉ＝２０：８０）用のめっき液（２０℃）中に浸漬させた。そして、めっき条件（水浴２０℃、室温、電圧４Ｖで５秒間通電後、電圧１．５Ｖで１０分間通電）にて、ニッケルプレートをアノードとして電気めっきを行い、前記カーボンナノチューブの管内に磁性材料（パーマロイ）を充填させた（図４（ｅ）及び図４（ｆ）参照）。次いで、前記ナノホール構造体の表面に堆積した磁性材料層については、端面を摘まんで引き剥がし、カーボンナノチューブの管内に磁性材料（パーマロイ）を残したまま、除去した（図４（ｇ）及び図４（ｈ）参照）。
<Magnetic material filling process>
Next, the nanohole structure that has been subjected to the hydrophilization treatment is liquid A (composition: nickel sulfate 140 g / l, nickel chloride 45 g / l, ferrous sulfate 50 g / l, boric acid 30 mg / l, additive) Plating for permalloy (Fe: Ni = 20: 80) prepared by mixing (a small amount of lauryl sulfate, saccharin) and B liquid (methanol) at a ratio of A liquid: B liquid = 4: 1 It was immersed in a liquid (20 ° C.). Then, electroplating was performed using a nickel plate as an anode under plating conditions (water bath 20 ° C., room temperature, voltage 4 V for 5 seconds and voltage 1.5 V for 10 minutes), and a magnetic material ( Permalloy) (see FIG. 4 (e) and FIG. 4 (f)). Next, the magnetic material layer deposited on the surface of the nanohole structure was removed by pinching the end face and leaving the magnetic material (permalloy) in the carbon nanotube tube (FIGS. 4G and 4). (See (h)).
＜表面処理工程＞
得られたナノホール構造体の表面を、ＣＭＰ法により研磨した（図４（ｉ）及び図４（ｊ）参照）。 その後、潤滑剤としてパーフルオロポリエーテル（ソルベイソレクシス社製、ＡＭ３００１）を、研磨したナノホール構造体の表面にディップ法により塗布し、前記磁気記録媒体としての特性評価用磁気ディスクサンプルを作製した。
なお、得られた磁気ディスクサンプルにおける、前記パーマロイが充填されたナノホールのアスペクト比は、約８であった。
<Surface treatment process>
The surface of the obtained nanohole structure was polished by a CMP method (see FIGS. 4 (i) and 4 (j)). Then, perfluoropolyether (manufactured by Solvay Solexis, AM3001) as a lubricant was applied to the surface of the polished nanohole structure by a dipping method, and a magnetic disk sample for property evaluation as the magnetic recording medium was produced.
In the obtained magnetic disk sample, the aspect ratio of the nanohole filled with the permalloy was about 8.
（比較例１）
−磁気記録媒体の作製−
実施例１において、前記カーボンナノチューブ形成工程及び前記親水化処理工程を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、前記磁気記録媒体としての特性評価用磁気ディスクサンプルを作製した。
なお、得られた磁気ディスクサンプルにおける、前記パーマロイが充填されたナノホールのアスペクト比は、約５であった。
(Comparative Example 1)
-Production of magnetic recording media-
In Example 1, a magnetic disk sample for property evaluation as the magnetic recording medium was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon nanotube formation step and the hydrophilic treatment step were not performed.
In the obtained magnetic disk sample, the aspect ratio of the nanohole filled with the permalloy was about 5.
実施例１及び比較例１の特性評価用磁気ディスクサンプルにおける、面直方向及び面内方向の磁化曲線を、それぞれ図６Ａ及び図６Ｂに示す。
実施例１及び比較例１の磁気ディスクサンプルは、いずれもアスペクト比が約５以上であり、理論上、充分に形状磁気異方性を発現するものと考えられる。しかし、図６Ａより、実施例１の磁気ディスクは、明瞭な垂直磁気異方性が得られているのに対し、図６Ｂより、ナノホールの内部にカーボンナノチューブを形成することなく、磁性材料を充填して製造した比較例１の磁気ディスクサンプルでは、磁気異方性が殆ど得られていないことが判った。これは、磁性材料の充填性や構造の欠陥に由来するものと考えられ、実施例１の磁気ディスクサンプルでは、ナノホールの内部にカーボンナノチューブが形成されることにより、前記磁性材料の充填性が向上し、磁気記録層の薄層化と垂直磁気異方性の確保との両立が可能であることが判った。
FIG. 6A and FIG. 6B show magnetization curves in the perpendicular direction and the in-plane direction in the magnetic disk samples for characteristic evaluation of Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
The magnetic disk samples of Example 1 and Comparative Example 1 both have an aspect ratio of about 5 or more and are theoretically considered to exhibit sufficient shape magnetic anisotropy. However, from FIG. 6A, the magnetic disk of Example 1 has clear perpendicular magnetic anisotropy, whereas from FIG. 6B, the magnetic material is filled without forming the carbon nanotube inside the nanohole. In the magnetic disk sample of Comparative Example 1 manufactured as described above, it was found that almost no magnetic anisotropy was obtained. This is considered to be due to the filling property of the magnetic material and the structural defect. In the magnetic disk sample of Example 1, the filling property of the magnetic material is improved by forming the carbon nanotube inside the nanohole. As a result, it has been found that the magnetic recording layer can be made thin and the perpendicular magnetic anisotropy can be ensured.
また、実施例１及び比較例１の磁気ディスクサンプル（前記磁気記録媒体）について、書込用の磁気ヘッドとしての単磁極ヘッド及び読出用の磁気ヘッドとしてのＧＭＲヘッドを備えた磁気記録装置を用いて、該単磁極ヘッドによる書き込み、及び該ＧＭＲヘッドの読み出しによる磁気記録を行い、記録再生特性を評価した。
まず、前記磁気記録ディスクサンプルを永久磁石により、基板面に垂直な一方向に磁化し、その後、前記磁気ディスクを回転させて磁気ヘッドを浮上させて、磁気信号の記録及び再生を行った。その結果、実施例１の磁気ディスクでは、ノイズが少なく、磁気信号の記録及び再生を良好に行うことができた。
For the magnetic disk samples (the magnetic recording medium) of Example 1 and Comparative Example 1, a magnetic recording apparatus provided with a single pole head as a magnetic head for writing and a GMR head as a magnetic head for reading is used. Then, magnetic recording was performed by writing with the single magnetic pole head and reading with the GMR head, and the recording / reproducing characteristics were evaluated.
First, the magnetic recording disk sample was magnetized in one direction perpendicular to the substrate surface by a permanent magnet, and then the magnetic disk was rotated to float the magnetic head to record and reproduce magnetic signals. As a result, the magnetic disk of Example 1 had little noise and was able to perform recording and reproduction of magnetic signals satisfactorily.
本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
（付記１） 基板上に、該基板面に対し略直交する方向にナノホールが複数形成されたナノホール構造体を有し、該ナノホールの内部にカーボンナノチューブが形成されてなり、該カーボンナノチューブの管内に磁性材料を有してなることを特徴とする磁気記録媒体。
（付記２） カーボンナノチューブの長さが、５〜５０ｎｍである付記１に記載の磁気記録媒体。
（付記３） カーボンナノチューブの内径が、１〜１０ｎｍである付記１から２のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記４） カーボンナノチューブの深さと内径とのアスペクト比（深さ／内径）が、５以上である付記１から３のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記５） 磁性材料が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＮｉ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＰ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＮｉＰｔ及びその他の元素から選択される少なくとも１種を含む付記１から４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記６） ナノホール構造体が、金属層を陽極酸化処理して得られる付記１から５のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記７） 付記１から６のいずれかに記載の磁気記録媒体を製造する方法であって、
基板上に金属層を形成した後、該金属層に対しナノホール形成処理を行うことにより、該基板面に対し略直交する方向にナノホールを複数形成してナノホール構造体を形成するナノホール構造体形成工程、該ナノホールの内部にカーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ形成工程、及び、該カーボンナノチューブの管内に磁性材料を充填する磁性材料充填工程を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（付記８） 磁性材料充填工程を行う前に、プラズマを用いてエッチング処理を行うプラズマ処理工程を更に含む付記７に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記９） 磁性材料充填工程を行う前に、カーボンナノチューブの表面及び管内を、酸化剤により親水化させる親水化処理工程を更に含む付記７に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記１０） 酸化剤が、過酸化水素水である付記９に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記１１） 金属層がアルミニウムからなる付記７から１０のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記１２） ナノホール形成処理が陽極酸化処理である付記７から１１のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記１３） 磁性材料充填工程が、電気めっきにより行われる付記７から１２のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記１４） 磁性材料が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＮｉ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＰ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＮｉＰｔ及びその他の元素から選択される少なくとも１種を含む付記７から１３のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記１５） カーボンナノチューブ形成工程が、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）により行われる付記７から１４のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記１６） ＣＶＤ法（化学的気相成長法）が、プラズマＣＶＤ法及び熱ＣＶＤ法のいずれかである付記１５に記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記１７） 磁性材料充填工程を行なった後、ナノホール構造体の表面を研磨する表面処理工程を含む付記７から１６のいずれかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
（付記１８） 付記１から６のいずれかに記載の磁気記録媒体と、垂直磁気記録用ヘッドとを少なくとも有することを特徴とする磁気記録装置。
The preferred embodiments of the present invention are as follows.
(Supplementary Note 1) A nanohole structure in which a plurality of nanoholes are formed in a direction substantially orthogonal to the substrate surface is formed on a substrate, and carbon nanotubes are formed inside the nanoholes. A magnetic recording medium comprising a magnetic material.
(Additional remark 2) The magnetic recording medium of Additional remark 1 whose length of a carbon nanotube is 5-50 nm.
(Supplementary note 3) The magnetic recording medium according to any one of Supplementary notes 1 and 2, wherein the carbon nanotube has an inner diameter of 1 to 10 nm.
(Supplementary note 4) The magnetic recording medium according to any one of supplementary notes 1 to 3, wherein an aspect ratio (depth / inner diameter) between the depth and the inner diameter of the carbon nanotube is 5 or more.
(Supplementary note 5) The magnetic material according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein the magnetic material includes at least one selected from Fe, Co, Ni, FeCo, FeNi, CoNi, CoNiP, FePt, CoPt, NiPt, and other elements. Magnetic recording medium.
(Supplementary note 6) The magnetic recording medium according to any one of supplementary notes 1 to 5, wherein the nanohole structure is obtained by anodizing a metal layer.
(Supplementary note 7) A method of manufacturing the magnetic recording medium according to any one of supplementary notes 1 to 6,
A nanohole structure forming step of forming a nanohole structure by forming a plurality of nanoholes in a direction substantially perpendicular to the substrate surface by performing a nanohole formation process on the metal layer after forming a metal layer on the substrate A method of manufacturing a magnetic recording medium, comprising: a carbon nanotube forming step of forming carbon nanotubes inside the nanoholes; and a magnetic material filling step of filling the carbon nanotubes with a magnetic material.
(Additional remark 8) The manufacturing method of the magnetic recording medium of Additional remark 7 which further includes the plasma processing process of performing an etching process using plasma before performing a magnetic material filling process.
(Supplementary note 9) The method for manufacturing a magnetic recording medium according to supplementary note 7, further including a hydrophilization treatment step of hydrophilizing the surface of the carbon nanotube and the inside of the tube with an oxidizing agent before performing the magnetic material filling step.
(Additional remark 10) The manufacturing method of the magnetic recording medium of Additional remark 9 whose oxidizing agent is hydrogen peroxide solution.
(Additional remark 11) The manufacturing method of the magnetic recording medium in any one of additional remark 7 to 10 whose metal layer consists of aluminum.
(Additional remark 12) The manufacturing method of the magnetic recording medium in any one of additional remark 7 to 11 whose nanohole formation process is an anodic oxidation process.
(Additional remark 13) The manufacturing method of the magnetic-recording medium in any one of Additional remark 7 to 12 with which a magnetic material filling process is performed by electroplating.
(Supplementary note 14) The magnetic material according to any one of supplementary notes 7 to 13, wherein the magnetic material includes at least one selected from Fe, Co, Ni, FeCo, FeNi, CoNi, CoNiP, FePt, CoPt, NiPt, and other elements. A method of manufacturing a magnetic recording medium.
(Additional remark 15) The manufacturing method of the magnetic recording medium in any one of Additional remark 7 to 14 with which a carbon nanotube formation process is performed by CVD method (chemical vapor deposition method).
(Supplementary note 16) The method for manufacturing a magnetic recording medium according to supplementary note 15, wherein the CVD method (chemical vapor deposition method) is one of a plasma CVD method and a thermal CVD method.
(Additional remark 17) The manufacturing method of the magnetic recording medium in any one of additional remark 7 to 16 including the surface treatment process of grind | polishing the surface of a nanohole structure after performing a magnetic material filling process.
(Supplementary note 18) A magnetic recording apparatus comprising at least the magnetic recording medium according to any one of supplementary notes 1 to 6 and a perpendicular magnetic recording head.
本発明の磁気記録媒体は、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置などに好適に使用することができる。
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、本発明の前記磁気記録媒体の製造に好適に使用することができる。
本発明の磁気記録装置は、コンピュータの外部記憶装置、民生用ビデオ記録装置等として広く使用されているハードディスク装置などとして好適に使用することができる。
The magnetic recording medium of the present invention can be suitably used for a hard disk device widely used as an external storage device of a computer, a consumer video recording device, or the like.
The method for manufacturing a magnetic recording medium of the present invention can be suitably used for manufacturing the magnetic recording medium of the present invention.
The magnetic recording device of the present invention can be suitably used as a hard disk device widely used as an external storage device of a computer, a consumer video recording device or the like.
Claims (5)
基板上に金属層を形成した後、該金属層に対しナノホール形成処理を行うことにより、該基板面に対し略直交する方向にナノホールを複数形成してナノホール構造体を形成するナノホール構造体形成工程、該ナノホールの内部にカーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ形成工程、及び、該カーボンナノチューブの管内に磁性材料を充填する磁性材料充填工程を含むことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 A method for producing the magnetic recording medium according to claim 1, comprising:
A nanohole structure forming step of forming a nanohole structure by forming a plurality of nanoholes in a direction substantially perpendicular to the substrate surface by performing a nanohole formation process on the metal layer after forming a metal layer on the substrate A method of manufacturing a magnetic recording medium, comprising: a carbon nanotube forming step of forming carbon nanotubes inside the nanoholes; and a magnetic material filling step of filling the carbon nanotubes with a magnetic material.
4. A magnetic recording apparatus comprising at least the magnetic recording medium according to claim 1 and a perpendicular magnetic recording head.
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