JP4188196B2 - 垂直磁気記録媒体、その製造方法、及びこれを用いた磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2に磁性薄膜に少なくとも一種のアルカリ土類金属の酸化物を添加する技術が開示されている。
(1) 基板と、
該基板上に形成された少なくとも一層の下地層と、
該下地層上に形成されて、磁化容易軸が前記基板面に対し垂直に配向し、磁性結晶粒子と該磁性結晶粒子を取り囲む粒界領域とを有する垂直磁気記録層と、を含み、
前記粒界領域は、Siの酸化物を含み、かつ、Li,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含有するとともに、
前記垂直磁気記録層に含まれるSi,Li,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合が、前記磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記垂直磁気記録層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上20モル%以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
(2) 前記垂直磁気記録層の前記粒界領域に含まれるLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合が、前記磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記垂直磁気記録層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上30モル%以下であることを特徴とする前項1に記載の垂直磁気記録媒体。
(3) 前記磁性結晶粒子は、Coを主成分とし、Pt及びCrを含有することを特徴とする前項1または2のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体。
(4) 前記下地層の少なくとも一層が、Ru,Ti,Rh,Pt,Pd,Tiの内より選択される少なくとも一種の元素を主成分とすることを特徴とする前項1ないし3のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体。
(5) 前記下地層の少なくとも一層が、Ru,Ti,Rh,Pt,Pd,Tiの内より選択される少なくとも一種の元素を主成分とする非磁性結晶粒子と、該非磁性結晶粒子を取り囲む粒界領域とから構成され、
前記粒界領域は、Si,Cr,Tiの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含むことを特徴とする前項1ないし4のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体。
(6) 前記下地層中の前記粒界領域は、Siの酸化物を含み、かつLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含有することを特徴とする前項5に記載の垂直磁気記録媒体。
(7) 前記下地層に含まれるSi,Li,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合が、前記非磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記下地層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上20モル%以下であることを特徴とする前項1ないし6のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体。
(8) 前記下地層の前記粒界領域に含まれるLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合が、前記非磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記下地層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上30モル%以下であることを特徴とする前項1から7記載の垂直磁気記録媒体
(9) 基板に下地層を形成する工程と、
該下地層上に、磁性結晶粒子材料と、Siの酸化物及びLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含む材料とを蒸着して磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む粒界領域を有する垂直磁気記録層を形成する工程と、を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法
(10) 前記垂直磁気記録層中の粒界領域が、Siの酸化物を含み、かつLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含有することを特徴とする前項9に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
(11) 前記垂直磁気記録層に含まれるSi,Li,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合を、前記磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記垂直磁気記録層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上20モル%以下とすることを特徴とする前項9または10に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
(12) 前記垂直磁気記録層の前記粒界領域に含まれるLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合が、前記磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記垂直磁気記録層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上30モル%以下であることを特徴とする前項9から11に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
(13) 前記磁性結晶粒子は、Coを主成分とし、Pt及びCrを含有することを特徴とする前項9ないし12のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
(14) 前記下地層の少なくとも一層が、Ru,Ti,Rh,Pt,Pd,Tiの内より選択される少なくとも一種の元素を含むことを特徴とする前項9ないし13のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
(15) 前記下地層の少なくとも一層が、Ru,Ti,Rh,Pt,Pd,Tiの内より選択される少なくとも一種の元素を含む非磁性結晶粒子と、該非磁性結晶粒子を取り囲む粒界領域とから構成され、
前記粒界領域は、Si,Cr,Tiの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含むことを特徴とする前項9ないし14のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
(16) 前記下地層の前記粒界領域に含まれるSi,Cr,Tiの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物の割合が、前記非磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記下地層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上20モル%以下であることを特徴とする前項15に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
(17) 前記下地層中の前記粒界領域は、Siの酸化物を含み、かつLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含有することを特徴とする前項15ないし16のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
(18) 前記下地層の前記粒界領域に含まれるLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの物質量の合計の割合が、前記非磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記下地層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上30モル%以下であることを特徴とする前項15から17に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
(19) 前項1ないし8のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体と、記録再生ヘッドとを具備することを特徴とする磁気記録再生装置。
(20) 前記記録再生ヘッドは、単磁極記録ヘッドである前項19に記載の磁気記録再生装置。
本発明は、第2に、下地層が形成された基板を用意し、該下地層上に、磁性結晶粒子材料と、Siの酸化物及びLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含む材料とを蒸着し、磁性結晶粒子、及び該磁性結晶粒子を取り囲む粒界領域を有する垂直磁気記録層を形成する工程を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法を提供する。
本発明は、第3に、上記垂直磁気記録媒体と記録再生ヘッドとを具備することを特徴とする磁気記録再生装置を提供する。
これにより融点またはガラス転移温度が高い材料に比べて、融点またはガラス転移温度以下の同じ温度において、体弾性率または粘性が低くでき、特に体拡散における拡散の活性化エネルギーを減少し、拡散速度を劇的に増加することができる。従って、このような複合酸化物を、粒界領域として磁性結晶粒子材料と同時に蒸着に供すると、高速で拡散して、磁性結晶粒子内に残留することなく磁性結晶粒子の粒界に十分析出することが可能となる。このため、本発明によれば、磁性結晶粒子の分断及び微細化のための添加物として、上記の所定の成分元素を組み合わせた複合酸化物を使用することにより、磁性結晶粒子と過飽和固溶体を形成することなく微細化されたグラニュラ構造を形成することができる。
磁性結晶粒子材料として、より好ましくは、CoCrPt,CoCrPtB,CoCrPtTa,CoCrPtNd,CoCrPtCu等の合金があげられる。
本発明において、「主成分とする」とは、他の元素に比べて最も物質量が多い元素のことを意味するものである。
上記下地層は、必要に応じて2以上の層の積層にすることができる。例えば基板側から、NiTa/Ru,NiTa/Rh,NiTa/Pt,NiTa/Pd,NiTa/Ir,NiTa/Ti,NiNb/Ru,NiNb/Rh,NiNb/Pt,NiNb/Pd,NiNb/Ir,NiNb/Ti,NiTa/Pt/Ru,NiTa/Pt/Rh,NiTa/Pd/Ru,NiTa/Pd/Rh,NiNb/Pt/Ru,NiNb/Pt/Rh,NiNb/Pd/Ru,NiNb/Pd/Rh,等の積層があげられる。
高透磁率な軟磁性層を設けることにより、軟磁性層上に垂直磁気記録層を有するいわゆる垂直二層媒体が構成される。この垂直二層媒体において、軟磁性層は、垂直磁磁気記録層を磁化するための磁気ヘッド例えば単磁極ヘッドからの記録磁界を、水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、磁界の記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる役目を果たし得る。
このような軟磁性層として、例えばCoZrNb,FeSiAl,FeTaC,CoTaC,NiFe,Fe,FeCoB,FeCoN,FeTaNがあげられる。
図1は、本実施形態における垂直磁気記録媒体の一例を表す断面図であり、図において、符号10は垂直磁気記録媒体である。
上記下地層13,14の積層は、例えば基板側から、NiTa/Ru,NiTa/Rh,NiTa/Pt,NiTa/Pd,NiTa/Ti,NiNb/Ru,NiNb/Rh,NiNb/Pt,NiNb/Pd,NiNb/Ir,NiNb/Ti等の積層とされている。
また、下地層14は垂直磁気記録層15に直接接する層でなくても構わない。
このような軟磁性層12の材質として、例えばCoZrNb,FeSiAl,FeTaC,CoTaC,NiFe,Fe,FeCoB,FeCoN,FeTaNがあげられる。
ここで、前述した特許文献2には、磁性薄膜に少なくとも一種のアルカリ土類金属の酸化物を添加する技術が開示されており、アルカリ土類金属酸化物とともSiOが包含されてもよいと記載されているが、該特許文献では本発明と異なり、SiOとアルカリ土類金属酸化物の組成比、あるいは、磁性膜中の酸化物の組成が規定されていないため、前記特許文献2に開示されている技術のみでは上記のようなSNRの顕著な向上効果を得ることはできない。
図2は、本実施形態における垂直垂直磁気記録媒体20の一例を表す断面図である。
本実施形態において、上述の第1実施形態と異なるのは、図2に示すように、下地層が3層とされた点であり、それ以外の相当する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
また、下地層14は垂直磁気記録層15に直接接する層でなくても構わない。
図3に示されるように、本発明の垂直磁気記録装置は、上面の開口した矩形箱状の筐体61と、複数のねじにより筐体61にねじ止めされる筐体の上端開口を閉塞する図示しないトップカバーを有している。
このように、垂直磁気記録装置60の磁気記録媒体62に、本発明の各実施形態に係る垂直磁気記録媒体10を用いることができる。
本実施形態の垂直磁気記録再生装置によれば、上記のように、磁性結晶粒子の結晶性や配向性を乱すことなく、その磁性結晶粒子の粒径が微細化され、良好なSNR特性を示す垂直磁気記録媒体10を用いることで、高密度記録が可能な磁気記録再生装置を得ることができる。
<実施例1>
実施例1として、図1に示した構造の垂直磁気記録媒体を作成した。まず、2.5インチハードディスク形状の非磁性ガラス基板を用意した。
スパッタリング装置の真空チャンバー内を2×10−5Pa以下に排気した後、0.67PaのAr雰囲気中で、軟磁性層として、Co84Zr6Nb10ターゲットを使用し、Co84Zr6Nb10軟磁性層を200nm、第2の下地層として、Taターゲットを使用し、Ta層を8nm形成した。その後3PaのAr雰囲気中で、第1の下地層として、Ruターゲットを使用し、Ru層を15nm積層した。
各垂直磁気記録媒体について、スピンスタンドを用いてR/W特性を評価した。磁気ヘッドとして、記録トラック幅0.3μmの単磁極ヘッドと、再生トラック幅0.2μmのMRヘッドを組み合わせたものを用いた。
媒体SNRとして微分回路を通した後の微分波形の信号ノイズ比(SNRm)(但し、Sは線記録密度119kfciの出力、Nmは716kfciでのrms(root mean square)値)の値を、また、記録分解能の指標として、微分波形の半値幅dPW50を評価した。
下記表1に、x=0.08,y=0.05で各添加材料を添加した場合のSNRm値及びdPW50値を示す。
添加量x=0.08,y=0.05の場合についてのSNRm値を下記表2に示す。
添加量x=0.08,y=0.05の場合についてのSNRm値を下記表3に示す。
実施例2として、2.5インチハードディスク形状の非磁性ガラス基板を用意した。
スパッタリング装置の真空チャンバー内を2×10−5Pa以下に排気した後、0.67PaのAr雰囲気中で、軟磁性層として、Co84Zr6Nb10ターゲットを使用し、Co84Zr6Nb10軟磁性層を200nm、第2の下地層として、Taターゲットを使用し、Ta層を8nm形成した。その後3PaのAr雰囲気中で、第1の下地層として、RuとSiO2を混合したコンポジットターゲットを使用し、Ru−SiO2層を15nm積層した。
作製した媒体について、実施例1と同様の方法でR/W特性を評価した。x=0.08,y=0.05,a=0.05の場合について、SNRm値及びdPW50値を下記表4に示す。
また、第1の下地層への材料添加による、上のようなSNRm改善効果は、磁気記録層のLi2Oの代わりに、Na2O,K2O,Rb2O,Cs2O,CaO,SrO,あるいはBaOを各々使用した場合についても、それぞれ同様に確認された。
実施例3として、2.5インチハードディスク形状の非磁性ガラス基板を用意した。
スパッタリング装置の真空チャンバー内を2×10−5Pa以下に排気した後、0.67PaのAr雰囲気中で、軟磁性層として、Co84Zr6Nb10ターゲットを使用し、Co84Zr6Nb10軟磁性層を200nm、第2の下地層として、Taターゲットを使用し、Ta層を8nm形成した。その後3PaのAr雰囲気中で、第1の下地層として、Ru,SiO2,Li2Oを混合したコンポジットターゲットを使用し、Ru−SiO2−Li2O層を15nm積層した。
作製した媒体について、実施例1と同様の方法でR/W特性を評価した。x=0.08,y=0.05,a=0.05,b=0.05の場合について、SNRm値及びdPW50値を下記表7に示す。
また、第1の下地層への材料添加による、上のようなSNRm改善効果は、磁気記録層のLi2Oの代わりに、Na2O,K2O,Rb2O,Cs2O,CaO,SrO,あるいはBaOを各々使用した場合についても、それぞれ同様に確認された。
また、第1の下地層への材料添加による、上のようなSNRm改善効果は、磁気記録層のLi2Oの代わりに、Na2O,K2O,Rb2O,Cs2O,CaO,SrO,あるいはBaOを各々使用した場合についても、それぞれ同様に確認された。
Claims (20)
- 基板と、
該基板上に形成された少なくとも一層の下地層と、
該下地層上に形成されて、磁化容易軸が前記基板面に対し垂直に配向し、磁性結晶粒子と該磁性結晶粒子を取り囲む粒界領域とを有する垂直磁気記録層と、を含み、
前記粒界領域は、Siの酸化物を含み、かつ、Li,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含有するとともに、
前記垂直磁気記録層に含まれるSi,Li,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合が、前記磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記垂直磁気記録層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上20モル%以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記垂直磁気記録層の前記粒界領域に含まれるLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合が、前記磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記垂直磁気記録層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上30モル%以下であることを特徴とする請求項1に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記磁性結晶粒子は、Coを主成分とし、Pt及びCrを含有することを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記下地層の少なくとも一層が、Ru,Ti,Rh,Pt,Pd,Tiの内より選択される少なくとも一種の元素を主成分とすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記下地層の少なくとも一層が、Ru,Ti,Rh,Pt,Pd,Tiの内より選択される少なくとも一種の元素を主成分とする非磁性結晶粒子と、該非磁性結晶粒子を取り囲む粒界領域とから構成され、
前記粒界領域は、Si,Cr,Tiの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体。 - 前記下地層中の前記粒界領域は、Siの酸化物を含み、かつLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含有することを特徴とする請求項5に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記下地層に含まれるSi,Li,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合が、前記非磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記下地層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上20モル%以下であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記下地層の前記粒界領域に含まれるLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合が、前記非磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記下地層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上30モル%以下であることを特徴とする請求項1から7記載の垂直磁気記録媒体
- 基板に下地層を形成する工程と、
該下地層上に、磁性結晶粒子材料と、Siの酸化物及びLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含む材料とを蒸着して磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む粒界領域を有する垂直磁気記録層を形成する工程と、を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法 - 前記垂直磁気記録層中の粒界領域が、Siの酸化物を含み、かつLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含有することを特徴とする請求項9に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記垂直磁気記録層に含まれるSi,Li,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合を、前記磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記垂直磁気記録層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上20モル%以下とすることを特徴とする請求項9または10に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記垂直磁気記録層の前記粒界領域に含まれるLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの酸化物の物質量の合計の割合が、前記磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記垂直磁気記録層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上30モル%以下であることを特徴とする請求項9から11に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記磁性結晶粒子は、Coを主成分とし、Pt及びCrを含有することを特徴とする請求項9ないし12のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記下地層の少なくとも一層が、Ru,Ti,Rh,Pt,Pd,Tiの内より選択される少なくとも一種の元素を含むことを特徴とする請求項9ないし13のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記下地層の少なくとも一層が、Ru,Ti,Rh,Pt,Pd,Tiの内より選択される少なくとも一種の元素を含む非磁性結晶粒子と、該非磁性結晶粒子を取り囲む粒界領域とから構成され、
前記粒界領域は、Si,Cr,Tiの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含むことを特徴とする請求項9ないし14のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層の前記粒界領域に含まれるSi,Cr,Tiの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物の割合が、前記非磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記下地層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上20モル%以下であることを特徴とする請求項15に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記下地層中の前記粒界領域は、Siの酸化物を含み、かつLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの内より選択される少なくとも1種の元素の酸化物を含有することを特徴とする請求項15ないし16のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 前記下地層の前記粒界領域に含まれるLi,Na,K,Rb,Cs,Ca,Sr,Baの物質量の合計の割合が、前記非磁性結晶粒子と前記粒界領域とからなる前記下地層の全体の物質量に対する割合で、1モル%以上30モル%以下であることを特徴とする請求項15から17に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
- 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体と、記録再生ヘッドとを具備することを特徴とする磁気記録再生装置。
- 前記記録再生ヘッドは、単磁極記録ヘッドである請求項19に記載の磁気記録再生装置。
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