KR100443027B1 - 자기 기록 장치 및 그 설계 방법 - Google Patents

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KR100443027B1 KR10-2001-0057030A KR20010057030A KR100443027B1 KR 100443027 B1 KR100443027 B1 KR 100443027B1 KR 20010057030 A KR20010057030 A KR 20010057030A KR 100443027 B1 KR100443027 B1 KR 100443027B1
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Abstract

열 어시스트 자기 기록 방식의 자기 기록 장치를 설계하는 데 있어서, 실온에서의 기록 자화의 안정 보존 시간 tst, 및 온도 T에서의 열 요동 안정 계수 β(T)=KuV/kBT로부터 계산되는 실온에서의 열 요동 안정 계수 βst를 결정하고(여기서, Ku는 자기 이방성 에너지 밀도, V는 활성화 체적, kB는 볼쯔만 상수), 소정의 시간 간격 Δt에서의 ΔtEQ를 ΔtEQ=exp(ln(Δt)-β+βst)로 정의하여, 자기 기록 매체가 실질적으로 기록 자화의 열화가 발생하는 온도로 유지되고 있는 시간에 걸쳐 ΔtEQ를 가산하는 식 tEQ=Σ(ΔtEQ)에 의해 계산하여, 등가 열화 시간 tEQ을 구하여, tEQ<tst의 관계를 만족하도록, 자기 기록 매체, 히터 및 자기 헤드의 사양을 결정한다.

Description

자기 기록 장치 및 그 설계 방법{MAGNETIC RECORDING DEVICE AND DESIGN METHOD THEREOF}
본 발명은 자기 기록 장치 및 그 설계 방법에 관한 것이다.
최근 컴퓨터의 처리 속도 향상에 따라, 정보의 기억·재생을 행하는 자기 기억 장치(HDD)에는 고속·고밀도화가 요구되고 있다. 그러나, 고밀도화에는 물리적인 한계가 있다.
자기 디스크 장치에서는, 고밀도 기록을 행하기 위해서는 자기 기록층에 기록되는 자구를 작게 할 필요가 있다. 작은 기록 자구를 분별할 수 있기 위해서는 자구의 경계가 원활하여야 하는데, 이를 위해서는 자성 입자를 극소화하고, 또한 자성 입자를 자기적으로 분단할 필요가 있다. 또한, 자화 전이(轉移) 폭을 작게 하기 위해서 자기 기록층의 막 두께도 작게 할 필요가 있다. 이러한 요구에 따라, 자기 기록층을 구성하는 자성체의 결정 입자(자기적으로 독립된 입자는 자성 입자)의 체적을 작게 할 필요가 있다. 그러나, 자성 입자를 미소화하면, 자기 이방성 에너지(자기 이방성 에너지 밀도 Ku × 자성 입자 체적)가 열 요동 에너지보다 작아져, 일단 기록된 스핀의 방향을 유지할 수 없게 된다. 이것은 열 요동 한계, 혹은 초상자성 한계(super-paramagnetic limit)라 불리고 있다.
이 문제를 해결하기 위해서는, 단순하게는 Ku를 크게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 보자력 Hc는 Ku에 거의 비례하기 때문에, 이러한 매체에 충분한 기록을 행하기 위해서는 큰 기록 자계가 필요하다. 그러나, 기록 자계를 결정하는 헤드 자극 재료의 특성은 거의 물리적 한계에 달하고 있어, 현상태 이상의 기록 자계는 기대할 수 없다. 즉, 단순히 Ku를 크게 하는 것만으로는 고밀도화의 요구에 부응할 수 없다.
따라서, 자기 기록 매체를 가열하고 있는 동안에 자계를 인가하여 기록을 행하는, 소위 열 어시스트 자기 기록 방식의 자기 기록 장치가 제안되고 있다. 그러나, 이러한 자기 기록 장치는 종래의 장치 구성에, 추가로 가열 수단을 포함하고 있기 때문에, 최적 설계를 위한 파라미터가 많아, 장치의 시작(試作) 및 특성 평가를 통해서 사양을 결정하려고 하면 막대한 노력을 필요로 한다.
본 발명의 목적은 열 요동 한계를 초과하는 고밀도 기록이 가능한 자기 기록 장치를 제공하는 데에 있다. 본 발명의 다른 목적은 열 요동 한계를 초과하는 고밀도 기록이 가능한 자기 기록 장치를 간편하게 설계할 수 있는 방법을 제공하는 데에 있다.
도 1은 자기 기록 매체의 온도 T의 시간 변화를 모식적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 자기 기록 장치에서, 자기 기록 매체, 자기 헤드 및 레이저의 배치를 모식적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1의 자기 기록 장치에 대하여, 자기 기록 매체의 온도, ΔtEQ및 tEQ의 경시(輕時) 변화를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 2의 자기 기록 장치에 대하여, 기록 트랙으로부터의 거리와 tEQ의 관계를, 레이저 조사(照射) 파워를 파라미터로 하여 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 3의 자기 기록 장치에 대하여, 레이저 조사 파워와 자화 소실 반경의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 4의 자기 기록 장치에 대하여, 자기 기록 매체의 온도 및 tEQ의 경시 변화를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
21 : 유리 기판
22 : 제1 기초층
23 : 제2 기초층
24 : 자기 기록층
25 : 보호층
26 : 기록/재생 소자
27 : 슬라이더
28 : 레이저
본 발명의 일 실시 형태에 따른 자기 기록 장치는,
자기 기록층을 갖는 자기 기록 매체와, 자기 기록 매체를 가열하는 히터와, 자기 기록 매체에 자계를 인가하는 자기 헤드를 포함하며,
상기 자기 기록 매체는, 실온에 있어서 요구되는 기록 자화의 안정 보존 시간이 tst이고, 온도 T에서의 열 요동 안정 계수 β(T)=KuV/kBT로부터 계산되는, 실온에서의 열 요동 안정 계수가 βst이고(여기서, Ku는 자기 이방성 에너지 밀도, V는 활성화 체적, kB는 볼쯔만 상수), 또한, 자기 기록 매체는, 소정의 시간 간격 Δt에서의 ΔtEQ를 ΔtEQ=exp (ln(Δt)-β+βst)로 정의하고, 자기 기록 매체가 실질적으로 기록 자화의 열화가 발생하는 온도로 유지되고 있는 시간에 걸쳐 ΔtEQ를 가산하는 식 tEQ=Σ(ΔtEQ)에 의해 계산되는 등가 열화 시간 tEQ을 나타내며(여기서, β는 각 시간 간격 Δt에서의 자기 기록 매체의 온도 T에 대한 열 요동 안정 계수), 상기 기록 자화의 안정 보존 시간 tst와 상기 등가 열화 시간 tEQ은, tEQ<tst의 관계를 만족한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 자기 기록층을 갖는 자기 기록 매체와, 자기 기록 매체를 가열하는 히터와, 자기 기록 매체에 자계를 인가하는 자기 헤드를 구비하는 자기 기록 장치를 설계하는 방법은,
상기 자기 기록 매체에 대하여, 실온에서의 기록 자화의 안정 보존 시간tst, 및 온도 T에서 열 요동 안정 계수 β(T)=KuV/kBT로부터 계산되는 실온에서의 열 요동 안정 계수 βst를 결정하는(여기서, Ku는 자기 이방성 에너지 밀도, V는 활성화 체적, kB는 볼쯔만 상수) 단계와,
상기 자기 기록 매체에 대하여, 소정의 시간 간격 Δt에서의 ΔtEQ를 ΔtEQ=exp (ln(Δt)-β+βst)로 정의하여, 자기 기록 매체가 실질적으로 기록 자화의 열화가 발생하는 온도로 유지되고 있는 시간에 걸쳐 ΔtEQ를 가산하는 식 tEQ=Σ(ΔtEQ)으로 계산하여, 등가 열화 시간 tEQ를 구하는(여기서, β는 각 시간 간격 Δt에 있어서의 자기 기록 매체의 온도 T에 대한 열 요동 안정 계수) 단계와,
상기 기록 자화의 안정 보존 시간 tst와 상기 등가 열화 시간 tEQ가, tEQ<tst의 관계를 만족하도록, 상기 자기 기록 매체, 상기 히터 및 상기 자기 헤드의 사양을 결정하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 자기 기록 장치는, 자기 기록층을 갖는 자기 기록 매체와, 자기 기록 매체를 가열하는 히터와, 자기 기록 매체에 자계를 인가하는 자기 헤드를 구비하고, 자기 기록 매체가 가열되고 있는 동안에 자계를 인가하여 기록을 행하는, 소위 열 어시스트 자기 기록 방식의 자기 기록 장치이다. 본 발명의 자기 기록 장치는, 실온에서 요구되는 기록 자화의 안정 보존 시간 tst를 만족한다. 또한, 본발명의 자기 기록 장치의 설계 방법에서는, 요구되는 기록 자화의 안정 보존 시간 tst를 만족하도록, 자기 기록 매체, 히터 및 자기 헤드의 사양을 간편하게 결정한다.
본 발명의 자기 기록 장치에 이용되는 자기 기록층의 재료에는, 포화 자화 Is가 비교적 크고 또한 자기 이방성이 큰 것이 적합하다. 이러한 관점에서, 자성 금속 재료로서는 예를 들면 Co, Pt, Sm, Fe, Ni, Cr, Mn, Bi 및 Al에서 선택되는 금속을 포함하는 합금이 이용된다. 이들 중에는, 결정 자기 이방성이 큰 Co기 합금, 특히 CoPt, SmCo, CoCr를 베이스로 한 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, Co-Cr, Co-Pt, Co-Cr-Ta, Co-Cr-Pt, Co-Cr-Ta-Pt, Co, Fe 등이다. 또한, 이들 이외에도, Tb-Fe, Tb-Fe-Co, Tb-Co, Gd-Tb-Fe-Co, Gd-Dy-Fe-Co, Nd-Fe-Co, Nd-Tb-Fe-Co, PtMnSb, FePt, Co 페라이트, Ba 페라이트 등의, Co기 합금, 희토류-천이 금속 합금, 규칙 합금, 자성 산화물 등으로부터 폭넓게 선택할 수 있다. 또한, 자기 특성을 제어할 목적으로, 상기 자성체에 추가로 Fe, Ni에서 선택되는 적어도 하나 이상의 원소와 합금화시켜도 좋다. 또한, 이들 금속 또는 합금에, 자기 특성을 향상시키기 위한 첨가물, 예를 들면 Cr, Nb, V, Ta, Ti, W, Hf, Cr, V, In, Si, B 등, 또는 이들 원소와, 산소, 질소, 탄소, 수소 중에서 선택되는 적어도 하나의 원소와의 화합물을 추가하여도 좋다. 자기 기록층의 자기 이방성은, 종래의 HDD에서 이용되어 온 면내 자기 이방성이어도, 광 자기 기록으로 이용되어 왔던 수직 자기 이방성이어도, 양자를 혼합한 것이어도 좋다. 또한, 자기 기록층에 자성층과 비 자성층의 적층막을 이용할 수도 있다. 이러한 적층막은 적층 상황에 따라서는, 자기 기록층 전체가 페리 자성을 나타내거나 반강자성이 되는 경우도 있지만, 예를 들면 열 요동을 막기 위해서 실효적 체적을 늘리고, 또한 기록시에는 고 분해능 기록을 저해하는 요인이 되지 않는다는 관점에서 바람직한 경우가 있다. 물론, 적층 구조를 갖지 않는 페리 자성체 또는 반강자성체를 이용할 수도 있다.
본 발명에 따른 자기 기록층을 지지하는 기판으로서는, 금속, 유리, 세라믹스 등을 이용할 수 있다. 또, 기판과 자기 기록층 사이에, 자성체 또는 비자성체로 이루어지는 기초층을 마련하여도 무방하다. 자성체로 이루어지는 기초층은, 자성 박막에 효율적인 기록/재생을 하기 위해서, 자성 박막 중의 자구나 기록/재생 헤드와 교환 상호 작용·정자기(static magnetism) 상호 작용을 통해 자기적으로 결합된다. 자구와 교환 결합하도록 자성체 기초층을 설치하는 경우, 자화 반전하기 쉬운 자성 기초층을 이용하여 자구를 안정화하거나, 또는 자화가 큰 자성 기초층을 이용하여 재생 출력을 증가시키는 등의 예를 들 수 있다. 비 자성체로 이루어지는 기초층은, 자성부나 비 자성부의 결정 구조를 제어할 목적, 혹은 기판으로부터의 불순물의 혼입을 막을 목적으로 설치된다. 예를 들면, 원하는 결정 배향을 갖는 자성부의 격자 간격에 가까운 격자 간격을 갖는 기초층을 이용하면 자성부의 결정 상태를 제어하는 것이 가능하다. 또한, 어떤 표면 에너지를 갖는 아몰포스 기초를 이용함으로써, 자성부 또는 비 자성부의 결정성 또는 아몰포스성을 제어하는 경우도 있다. 기판으로부터의 불순물 혼입을 막는 목적으로는, 기초층으로서 격자 간격이 작다든가 또는 치밀한 박막을 이용하면 된다. 상기한 자성체 또는 비자성체의 기초층은, 상술한 바와 같은 양자의 기능을 겸비하고 있어도 좋다. 즉, 자성 기초층에 의해 자성부의 결정성을 제어하도록 하여도 좋다. 이 경우에는, 기록/재생 특성의 효과와 결정성의 효과가 같이 상승하기 때문에 보다 바람직하다. 또, 기초층은 이온 플레이팅, 분위기 가스 중에서의 도핑, 중성자선 조사 등에 의해 형성되는 기판의 표면 개질층(改質層)이어도 된다. 이 경우, 추가적인 박막 피착의 프로세스가 없어지므로, 매체 제조상 바람직하다.
자성체를 가열하는 수단으로서의 히터는, 매체의 전면을 균일하게 가열하는 방식 및 매체의 일부를 국소적으로 가열하는 방식의 어느 쪽이어도 좋다. 일반적으로, 고밀도 자기 기록 매체를 가열하면 열 요동의 영향이 생겨 기록 유지 특성이 열화되기 때문에, 매체의 일부를 국소적으로 가열하고, 매체의 대부분은 실온 또는 실온 이하의 온도로 유지하는 것이 바람직하다. 단, 전면을 가열해도 기록 유지 특성이 열화되지 않는 매체를 이용한 시스템에서는, 전면을 가열하는 것이 저비용이 되어 바람직한 경우가 있다.
구체적인 히터는 특별히 한정되지 않는다. 고속이고 또한 국소적인 가열을 행하기 위해서는, 광 디스크에 이용되고 있는 레이저, 유도 가열 장치, 및 매체에 대한 거리를 제어할 수 있도록 유지된 전열선과 같은 프로브 등이 이용된다. 보다 국소적인 가열을 행하기 위해서는, 레이저광을 렌즈 등의 광학계에 의해 매체면 형상으로 집광하는 방식, 프로브 선단에 미세한 안테나를 형성하여 거기에서 유도 가열을 행하는 방식, 가열 프로브의 매체 대향부의 형상을 가능한 한 첨예화하여 매체에의 접근 거리를 보다 짧게 하는 방식, 첨예화한 프로브의 선단으로부터 전자선방출을 행하는 방식 등을 들 수 있다. 이들 히터는 매체의 기록면측에 설치해도 좋고, 그 반대면측(기판측)에 설치하여도 부방하다.
자성체에 자계를 인가하는 수단은, 통상의 HDD에서 이용되고 있는 부상 슬라이더의 단면에 유도 코일과 자극으로 이루어지는 자기 회로를 형성한 자기 헤드여도 좋고, 영구 자석을 설치해도 좋으며, 매체에 자기 기록층을 더 추가하여 온도 분포 또는 광 조사에 의해서 자화 분포를 발생시키는 것이어도 되고, 자기 기록층 자체에서 발생하는 누설 자계를 이용하는 것이어도 된다. 영구 자석을 설치하는 경우에는, 영구 자석과 매체의 거리를 가변으로 하는, 영구 자석을 미세화하는 등의 연구에 의해서, 고속·고밀도의 자계 인가를 할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 원리를 설명한다.
자기 기록층이 자기적으로 고립된 다수의 자성 입자를 포함하고 있는 경우, 그 자화 반전 과정은 열 활성형의 현상으로, 다음 수학식으로 기술하는 것이 일반적으로 알려져 있다.
여기서, N(t)는 시간 t가 경과했을 때에 반전한 자성 입자의 개수, No는 최초의 자성 입자의 개수, r은 속도 계수, A는 빈도 인자, ΔE는 활성화 에너지, kB는 볼쯔만 상수, T는 절대 온도, Ku는 자기 이방성 에너지 밀도, V는 자성 입자의 체적, H는 자성 입자에 인가되어 있는 전 자계, Ms는 자성 입자의 포화 자화이다.
자기 기록 매체의 실온에서의 기록 자화의 보존 시간을 평가하는 경우, 이미 자화 반전한 스핀의 유지를 생각하면 되므로, 편의상 H=0으로 한다. 시간 t가 경과했을 때에 자화 반전한 자성 입자의 비율 N(t)/No는 다음 식으로 기술된다.
A는 일반적으로 109(s(초)-1)로 일컬어진다. KuV >> kBT인 경우, 매우 긴 시간 t가 경과하지 않는한, 거의 자화 반전이 발생하지 않음을 의미한다. 그러나, KuV∼kBT의 경우, 초에서 년의 오더 시간에서 자화 반전이 발생하게 된다. 이것이 열 요동이라고 불리는 현상이다.
예를 들면 IEEE Trans. Magn., Vol.35, p.4423(1999)에는, 40Gbits/in2의 기록 밀도로 기록 자화를 10년간 유지하기 위해서는 매체의 KuV/kBT가 약 60일 것이 요구된다고 기재되어 있다. 단, 하드 디스크의 라이프 사이클을 고려하면, 실온에서 5년간 유지하고 있는 동안의 자화 감소에 기인하는 신호 저하를 무시할 수 있으면, 실용상 문제가 없는 레벨이라고 생각된다. 또한, 기록 자화는 기록 직후에 급격하게 열화하지만, 그 후의 열화는 완만하기 때문에, 5년 후와 10년 후의 신호 강도에 큰 차이는 없다. 이와 같이 기록 자화가 안정적으로 보존되는 시간을 안정 보존 시간 tst라고 부르고, 본 발명에 있어서는 그 목표치를 최저 5년으로 설정한다. 한편, IEEE Trans. Magn., Vol.33, p.978(1997)에는, KuV/kBT=60의 매체에서는 6개월 후에 SN비가 6dB 저하하였지만, KuV/kBT=80의 매체에서는 6개월 후에도 신호 열화가 보이지 않았다는 것이 기재되어 있다. 이들 문헌의 값을 고려하면, 본 발명에서는 KuV/kBT=60 이상으로 기록 자화를 5년간 유지할 수 있는 것이 목표가 된다.
열 어시스트 자기 기록시에 자기 기록 매체의 온도는, 도 1에 도시한 바와 같은 경시 변화를 나타낸다. 이 경우, 온도가 오른 시점에서는 KuV<kBT로 되어, 열 요동이 대폭 가속된다. 단, 고온으로 되고 있는 시간이 짧으면, 전체 자화 반전량은 소량이며, 결과적으로 신호의 열화가 적다. 따라서, 열 어시스트 자기 기록 장치를 설계하는 데에 있어서는, 고온으로 되어 있는 시간에서의 열 요동 량을, 그 시스템에서 허용되는 범위로 억제하는 매체의 자기 특성 및 열 구조, 가열 방법 등이 상당히 중요하게 된다. 그러나, 매체, 히터 및 자기 헤드의 사양을, 장치의 시작(試作)과 기록 특성 평가 실험에 기초하여 결정하기 위해서는 방대한 노력을 요한다. 따라서, 장치의 설계 지침을 간편하게 얻는 방법이 필요하게 된다.
상기한 수학식 4는 단순한 선형 결합이 아니기 때문에, 임의의 온도 변화 T(t) 및 Ku(T)에 적용할 수 있는 해석식의 도출이 곤란하고, 또한 임시 가능하였다고 해도 그것은 실용적이지 않다. 그러므로 본 발명자들은 우선, 자기 기록 매체 온도의 시간 변화를 임의의 시간 간격 Δt로 구획하고, 그 사이에서는 자기 기록 매체의 온도가 일정하다고 하여 수학식 4를 적용하고, 그 시간 간격 내의 반전량을 대략적으로 계산하여, 그것을 전체 시간으로 적산한 후 토탈 반전량을 대략적으로 계산한다고 하는 방법을 생각하였다.
그러나, 미소한 시간 간격 Δt 내에서의 자화 반전량은 매우 작은 값이고, 단순한 가산이 곤란하다는 것을 알았다. 예를 들면, 반전량이 적절한지의 여부를 판정하는데 사용되는, 상술한 목표치(즉 안정 보존 시간 tst=5년, KuV/kBT=80)를 수학식 4에 대입하면, N(t)/No=exp(2·10-18)이라는 끝없이 1에 가까운 값이 얻어지는 것에 지나지 않는다. 이것을 보다 미소한 시간 간격으로 계산하여 가산한다고 하면, 유효 자릿수를 상당히 크게 확보하여야 하고, 또한 정밀도 보증 계산 기법을 사용하여야만 한다. 이 때문에, 이러한 기법은 실용적이라고 할 수 없다.
다음에, N(t)/No라는 미소한 반전량에 대하여, 그 자연대수 ln을 취하고, 취급이 용이한 오더로 변환하는 방법을 검토하였다. 즉, F≡-ln(N(t)/No)=A·exp(-Ku·V/(kBT))·t를 정의하였다. 이렇게 하면, 안정 조건값은 F=2·10-18이고, 이 오더이면 짧은 시간 간격에서도 가까스로 취급할 수 있다. 이와 같이 해서 구한 임의의 시간 간격에서의 F 값을 ΔFi=ln(ΔDi)으로 하면(ΔDi는 i번째의 시간 간격에서의 반전량 n(Δti)/No), 토탈 반전량은 ΔD1+ ΔD2+ ΔD3+…이기 때문에, 토탈 F의값 Ftotal은 Ftotal=ln(ΔD1+ ΔD2+ ΔD3+…)으로 된다. 그런데, 이 Ftotal을 취급 용이한 오더로 변환한 량 ΔFi로부터 산출하기 위해서는, 단순한 가산이 아니라 번잡한 계산을 필요로 하기 때문에, 결국 상기와 동일한 유효 숫자와 정밀도의 문제가 생긴다.
따라서, 본 발명자 등은 더 검토를 거듭하여, 하기와 같이 등가 열화 시간 tEQ라는 새로운 개념을 이용하는 방법이 유효하다는 것을 발견하였다. 등가 열화 시간이란, 임의의 시간 간격 내에서 자기 기록 매체가 일정한 온도로 유지되었을 때의 기록 자화의 열화 정도를, 그것에 상당하는 기록 자화의 열화를 생기게 하는 자기 기록 매체의 실온에서의 유지 시간으로 나타낸 물리량이다. 이 방법에서는, 기록 자화의 열화량을 직접 산출하지 않기 때문에, 열화량을 직접 알 수는 없다. 그러나, 상기한 등가 열화 시간은 통상의 계산기의 유효 자릿수로 정밀도 보증 계산을 하지 않더라도 취급할 수 있는 량이고, 더우기 각 시간 간격에 있어서의 등가 열화 시간을 단순하게 가산함으로써 전체적인 등가 열화 시간을 대략적으로 계산할 수 있다. 이 때문에, 간편한 방법으로 자기 기록 장치의 설계를 행할 수 있다.
간단화를 위해, 열 안정 파라미터로서 KuV/kBT=β(T)라고 하고, 등가 열화 시간 tEQ을 계산하는 기준이 되는 실온에서의 β의 값을 βst로 한다. 이 경우, 시간 간격 Δt에 있어서, 수학식 4는 다음의 수학식 5로 나타난다.
여기서, β는 각 시간 간격 Δt에서의 자기 기록 매체의 온도 T에 대한 열 요동 안정 계수이다. 이 수학식 5로부터 다음의 수학식 6이 얻어진다.
상기한 량 (ln(Δt)-β+βst)은, 유효 자릿수나 정밀도 보증 계산을 고려하지 않더라도 취급할 수 있는 오더 량이다. 이렇게 해서 구한 ΔtEQ를 필요한 시간 간격만큼 단순하게 가산하면, 전체적인 기록 자화의 열화량에 대응하는 등가 열화 시간 tEQ를 간단히 계산할 수 있다.
이 방법에서는, 시간 간격 Δt를 어떤 정도의 시간으로 설정할지가 문제가 된다. 예를 들면, 시간 간격을 자기 기록 매체의 온도 상승, 최고 온도 도달, 냉각의 모든 과정에서 하나밖에 취하지 않으면, 등가 열화 시간 tEQ가 과소 평가되는 것은 분명하다. 일반적으로는, 가열된 자기 기록 매체의 온도 프로파일에 있어서의 최고 도달 온도와 실온과 온도 차의 1/10을 실온에 가한 온도 이상의 온도로 자기 기록 매체가 유지되고 있는 시간을 10 분할 이상하면, 타당한 평가 결과가 얻어진다고 생각된다. 또한, 여러 가지 기록 조건, 매체 조건에서 비교를 하는 경우에는, 시간 간격 Δt를 10ns보다 작은 값으로 하면 비교가 용이하게 되기 때문에 바람직하다. 상기한 2개의 Δt 중 작은 값을 Δt로서 채용하면, 과소 평가를 피할 수 있기 때문에 바람직하다.
그러나, 기초가 되는 식에 이용되는 상수 A의 값이 ns의 오더이므로, 시간 간격 Δt를 1ns 미만으로 하면 본 발명에 의한 기법의 이점이 감소하기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 가열된 자기 기록 매체가 있는 위치에서의 최고 도달 온도를 Tmax, 실온을 TR로 하였을 때, 자기 기록 매체가 (TR+(Tmax-TR)/10) 이상의 온도로 유지되고 있는 시간을 10 등분한 값 ti를 구하고, ti가 1∼10ns인 경우에는 Δt=ti, ti가 10ns를 초과하는 경우에는 Δt=10ns, ti가 1ns 미만인 경우에는 Δt=1ns로 설정하는 것이 바람직하다.
자기 기록 매체의 기록 자화가 안정인지 여부의 판단은, 시스템에 대한 요구에 따라서 다르며, 일반적으로 임의의 βst를 갖는 자기 기록 매체에 대하여 안정 보존 시간 tst라는 지표로 나타낸다. βst및 tst의 값은 일반적으로 정의할 수 있는 것이 아니고, 이용하는 시스템에 의해서 천차만별이다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, βts=60 이상이고, tst는 5년 이상의 자기 기록 장치를 상정하고 있다. 본 발명은 상기한 값과 목표로서, 안정 보존 시간 tst와 토탈 등가 열화 시간 tEQ(=ΣΔtEQ)가 tEQ<tst라는 관계를 만족하고, 열 어시스트 HDD 시스템에서 요구되는성능을 달성할 수 있는 자기 기록 매체를 제공한다. 또한, 본 발명에서는 이 관계식을 만족하도록 매체, 기록 방식 및 시스템 전체를 설계한다. 또한, 통상은 기록 자화가 10% 정도 열화하여도 허용할 수 있는 범위이기 때문에, tst/10 < tEQ라는 관계를 만족하면 충분하다.
상기한 관계식 tEQ<tst를 만족하는 자기 기록 장치의 설계에 영향을 주는 구체적인 파라미터로서는, 하기와 같은 것을 들 수 있다. 예를 들면, 자기 기록 매체 온도의 시간 변화 T(t), 히터로부터 제공하는 열량, 기록 주파수, 디스크 회전 수, 히터와 자기 헤드의 거리 등 장치 상의 제어 파라미터, 및 자기 기록층의 Ku(T) 등의 매체 상의 제어 파라미터 등이다.
자기 기록 매체의 온도의 시간 변화 T(t)를 제어하기 위해서는, 통상의 광 기록 매체에서 행해지고 있는 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 자기 기록층에 대하여 열 전도율이 큰 히트 싱크층을 적층함으로써, dT/dt를 증가하는 방향으로 변화시킬 수 있다. 반대로, 자기 기록층에 대하여 단열성의 유전체층을 적층함으로써, dT/dt를 감소하는 방향으로 변화시킬 수 있다. 또한, 레이저 가열을 행하는 경우에는 광 흡수율과 막 두께를 설계하여, 광 흡수를 일으키게 하는 층을 복수 마련하여 dT/dt를 작게 할 수도 있다. 또한, 레이저 가열을 행하는 경우에는, 조사 파워, 빔 직경, 조사 패턴(연속, 펄스) 등에 따라서 매체의 T(t)를 조정할 수 있다. 또한, 레이저 빔에 대한 매체의 이동 속도도 조정 파라미터가 될 수 있다. 종래의 HDD 장치와 같이 이동 속도를 임의로 변경할 수 없는 시스템의 경우에는,이동 속도에 대하여 조사 파워 또는 펄스 간격을 변경함으로써 T(t)를 조정할 수 있다. 유도 가열의 경우에도 마찬가지 기법을 이용할 수 있다. 시간에 대하여 가열 방법을 변화시키더라도 좋다.
자기 기록층의 Ku(T)는 기본적으로는 재료계의 선택에 의해 제어할 수 있다. 또한, Ku(T)는 자기 기록층으로의 자성체 또는 비 자성체의 미량 첨가, 또는 자기 기록층의 미세 구조 변화에 의해서도 제어할 수 있다. 또한, 퀴리점이 최고 도달 온도보다도 높은 페리 자성체를 이용하면, 온도 변화에 대한 Ku의 변화가 작은 자기 기록층을 실현할 수 있다. 또한, 몇 가지 자기 특성의 온도 의존성이 각각 다른 자기 기록층(페리, 페로, 반강자성체 등)을 복수 적층하여 교환 결합 또는 정자기(靜磁氣) 결합시킴으로써, 보다 복잡한 자기 특성의 온도 의존성을 실현할 수 있다.
이상의 논의에 있어서는, 자성 입자 사이에 작용하는 누설 자계를 무시하고 있다. 이것은 누설 자계가 미세 구조에 민감한 량이고, LLG 시뮬레이터와 같은 제1 원리적인 시뮬레이션을 이용하지 않는 한, 평가가 곤란한 물리량이기 때문이다. 설계를 상세하게 최적화하는 단계에서는 이러한 시뮬레이션을 이용하는 것이 필요한데, 본 발명에 따른 자기 기록 장치의 설계 방법은 그 전단층에 있어서 간편한 설계 지침을 얻는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 자기 기록 장치 및 설계 방법에 있어서는, ΔtEQ의 가산은 자기 기록 매체의 임의의 기록 트랙 상에서 자화 전이 형성 후의 시간에 대하여 행하면 충분하다. 이하, 이 점에 대하여 설명한다. 기록 동작시에는, 국소적으로 가열된 부위에 대하여 자기 헤드를 이용하여 기록하고 있기 때문에, 기록이 행하여지고 있는 과정에서는 자기 기록 매체가 열 요동 가속된 상태 혹은 상(常)자성으로 되어 있는 상태이어도 좋다. 그러나, 자기 헤드가 매체 상의 기록하여야 할 포인트 또는 자화 전이를 형성하여야 할 포인트 위를 통과한 후에는, 즉시 열 요동을 작게 하여 자화의 방향을 고정해야 한다. 이 조건의 가장 엄격한 포인트는 기록 트랙 상에서 자화 전이가 형성되는 위치이다. 자화 전이는 헤드로부터 공급되는 자계의 방향이 빠르게 반전함으로써 형성된다. 즉, 자화 전이 위치에서는 헤드가 조금 이동한 후에, 그때까지 공급되어 있던 자계의 방향이 급격히 역전하는 변화가 생긴다. 이 때, 자화 전이 위치의 열 요동이 가속된 상태 그대로 있으면, 헤드 자계의 반전 영향을 강하게 받아 급경사의 자화 전이를 형성할 수 없게 된다. 따라서, 자화 전이가 형성된 직후에 열 요동 가속은 낮게 억제하여야 한다. 이러한 요구를 만족하기 위해서는, 자기 기록 매체의 임의의 기록 트랙 상에서 자화 전이 형성 후의 시간 ΔtEQ를 가산하여 얻어진 tEQ가 tEQ<tst의 관계를 만족하고 있으면 된다.
(실시예 1)
도 2에 나타내는 구조를 갖는 자기 기록 장치를 제작하였다. 자기 기록 매체는 2.5인치의 유리 기판(21) 상에, 두께 100nm의 SiO2로 이루어지는 제1 기초층(22), 두께 140nm의 ZnO로 이루어지는 제2 기초층(23), 두께 20nm의 CoCrPt로 이루어지는 자기 기록층(24), 두께 10nm의 카본으로 이루어지는 보호층(25)을 순차 적층한 구조를 갖는다. 이 자기 기록 장치에는 통상의 HDD 장치에서 이용되는 것과 마찬가지의, 선단에 기록/재생 소자(26)를 구비한 자기 헤드를 장착한 슬라이더(27)가 마련되어 있다. 자기 기록 매체를 회전시키면, 슬라이더(27) 및 기록/재생 소자(26)는 자기 기록 매체 상에 부상한 상태로 배치된다. 이 자기 기록 장치에서는 자기 기록 매체를 4500rpm으로 회전시키면, 30nm의 부상량이 얻어진다. 자기 기록 매체의 아래쪽에는 기록/재생 소자(26)의 위치에 대응하도록 레이저(28)가 배치된다. 그리고, 매체의 유리 기판(21)측으로부터, 기록/재생 소자(26) 바로 아래의 자기 기록층(24)에, 직경 900nm로 집광한 파장 641nm의 레이저광이 조사된다.
이 자기 기록층은, Ku가 8×106erg/cc, 보자력 Hc가 4kOe이고, 실온(25℃)에서의 β(T)=KuV/kBT의 값(실온 안정 계수 βst)이 80이었다. 이 자기 기록층의 보자력 온도 의존성을 측정한 바, 보자력은 온도에 대하여 거의 선형적으로 감소하여, 보자력 Hc가 거의 제로로 되는 온도(퀴리점 Tc)는 600K(327℃)이었다.
이 자기 기록 매체를 선속(線速) 5m/s로 회전시키고, 파워 5mW로 레이저광을 연속 조사했을 때의 온도 변화를 온도 분포 해석 시뮬레이터로 계산하였다. 그 결과를 도 3에 나타낸다. 도 3에 있어서는 점선으로 자기 기록 매체의 온도 변화를 나타낸다. 또한, 자기 기록 매체의 최고 온도 도달시를 제로로 하여 경과 시간을 표시하고 있다. 도 3으로부터, 약 50ns로 자기 기록 매체의 온도가 상승하고, 최고 온도 도달 시간으로부터 약 100ns 정도로 자기 기록 매체가 냉각되고 있음을 알 수 있다.
이 자기 기록 매체를 상기한 조건으로 가열하여, 시간 간격 Δt=4.2ns로 ΔtEQ를 계산하고, 그 적산(tEQ)을 계산하였다. 도 3에 있어서는, 파선으로 ΔtEQ의 변화를, 실선으로 적산한 tEQ의 변화를 나타낸다. 또한, 도 3에는 이 시스템의 안정 보존 시간 tst=10년의 레벨을 나타낸다.
도 3으로부터 분명한 바와 같이, 상기한 파워로 레이저광을 기록 자구(磁區) 상에서 주사시키면, 그 기록 자구에서는 열 요동이 가속되어 자화 소실(demagnetization)이 발생한다. 한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 적어도 자기 기록 매체가 최고 온도에 도달하고 나서 46.2ns 경과하기까지의 사이에 헤드로부터 기록 자계가 공급되고 있으면, 그 후의 등가 열화 시간 tEQ은 tst=10년보다도 작아져, 시스템 상 문제가 되는 레벨의 자화 소실이 발생하는 일이 없다. 이것은 가열된 자기 기록 매체가 최고 온도에 도달하는 위치보다도 후방(트레이링 에지측)에 헤드의 기록 갭을 마련하여 자화 전이를 형성하도록 하면, 열 자화 소실을 일으키는 일없이 기록 가능함을 의미한다. 이와 같이, 레이저 조사 위치에 대한 기록 갭의 최적 위치의 설계 지침을 용이하게 얻을 수 있다.
상기한 계산 결과를 확인하기 위해서, 상기한 동작 조건으로 단일 주파수로 기록 실험을 행하였다. 우선, 매체 기판 면으로부터 조사하는 레이저 스폿의 위치를 50nm 간격(10ns 상당)으로 변경되면서 순차 기록을 하여, 레이저 스폿의 기록갭에 대한 상대 거리와 재생 신호 강도의 관계를 조사하였다. 그 결과, 레이저 스폿을 기록 갭 위치보다도 트레이링측으로 250nm(50ns 상당) 이상 떨어진 경우에는 CNR로 30dB 이상의 신호 강도가 얻어졌지만, 상대 거리가 200nm(40ns 상당) 이하인 경우에는 신호 강도가 약 10dB까지 급격히 저하하였다. 또, 상대 거리가 250nm(50ns 상당) 이상에서는, 거리가 클수록 신호 강도가 저하하였다. 이것은 자기 기록 매체의 온도 상승이 작기 때문에 충분한 기록을 행할 수 없었기 때문이라고 추정된다.
다음에, 레이저 스폿을 자기 갭의 위치에서 트레이링 에지측에 250nm(50ns 상당)만큼 떨어진 위치에서 자기 기록을 행하여, 단일 주파수로 반전 자구를 형성하였다. 그 후, 기록 자계를 인가하지 않고서 디스크 일주분만큼 상기와 동일한 파워로 레이저광을 조사하였다. 재생 헤드로 신호 강도를 조사하였더니, 신호 강도는 거의 노이즈 레벨까지 저하하였다.
(실시예 2)
실시예 1과 조성이 다르고, 보자력 Hc가 거의 제로로 되는 온도(퀴리점 Tc)가 500K(=227℃)인 자기 기록층을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 자기 기록 장치를 제작하였다. 자기 기록층의 βst는 150이었다. 이 시스템에 요구되는 안정 보존 시간 tst는 5년이다.
이 자기 기록 장치에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 기록 실험을 행하였다. 도 3과 마찬가지 해석을 행한 결과, 기록시에 필요한 자계 인가 시간(delay)은54.6ns이었다. 실제로, 기록 갭-레이저 스폿 사이의 거리가 300nm(60ns 상당) 이상으로 큰 CNR이 얻어졌다.
기록 갭-레이저 스폿간의 거리를 최적으로 설정하여 단일 주파수로 기록한 신호에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 기록 자계를 인가하지 않고서 레이저광만을 조사하는 실험을 행하였다. 단, 본 실시예에서는 조사 파워를 변화시키고, 조사 후의 재생 신호 강도와 파워의 관계를 조사하였다.
실험에 앞서서, 본 발명의 방법으로 tEQ를 예측한 결과를 도 4에 나타낸다. 도 4로부터, 시스템의 안정 보존 시간인 tst=5년을 만족하는 조사 조건은, 0.4mW 이하임을 알 수 있다. 본 실시예의 자기 기록 장치의 안정 조건은, 5년 경과 후의 CNR의 저하가 1.5dB로 정의되어 있다.
실험에 따르면, 조사 파워와 CNR의 저하 관계는 0.5mW로 2.5dB, 0.4mW로 1.8dB, 0.3mW로 1dB이고, 본 발명에 의한 설계의 타당성이 나타났다.
실제로 자기 기록 장치를 설계·시작(試作)하는 경우에, 모든 조건하에서 실험을 행하고, 얻어진 CNR의 근소한 저하로부터 사양을 결정하는 것은, 오차를 고려할 경우 상당히 곤란하다. 본 실시예에 도시한 바와 같이, 본 발명의 방법을 이용하면, 간편하게 설계 지침이 얻어진다.
(실시예 3)
SiO2기초층을 생략하고 기초층을 두께 10Onm의 ZnO만으로 하고 자기 기록층을 두께 20nm의 CoPt-O로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지 자기 기록 장치를제작하였다. 이 자기 기록층은 보자력 Hc가 거의 제로로 되는 온도(퀴리점 Tc)가 1420K, βst가 150이었다. 이 시스템에 요구되는 안정 보존 시간 tst는 5년이다.
이 자기 기록 장치에 대하여, 실시예 2와 마찬가지로, 열 어시스트 자기 기록 후에 레이저 조사하는 실험을 행하였다. 단, 본 실시예에서는 크로스 소거 내성을 조사하기 위해서, 레이저 조사하는 트랙을 초기 기록 트랙으로부터 10nm 간격으로 시프트하고, 다시 초기 기록 트랙으로 되돌아가 재생을 행하여, 신호 강도의 열화를 조사하였다. 본 실시예에 이용되고 있는 자기 기록층은 βst가 비교적 크기 때문에, 크로스 소거 내성이 클 것으로 예상되었다.
이 자기 기록 장치에 대하여, 본 발명의 방법에 의해 인접 트랙의 열 요동 가속(크로스 소거)을 예측한 결과를 도 5에 나타낸다. 도 5에 있어서, 횡축은 레이저 조사 파워(mW), 종축은 열 요동이 가속되어 자화 소실되고, 시스템에서 규정한 신호 저하가 발생하여 안정 조건이 충족되지 않은 영역을 나타낸다. 도 5에서는 조사되는 레이저 스폿과 비교하기 위해서, 이 자화 소실 영역의 크기를 트랙 중심으로부터의 거리, 즉 자화 소실 반경(nm)으로서 기술하고 있다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 조사 파워 3mW까지는 자화 소실 반경은 0이다. 따라서, 도 4와 같이 반전 자구 바로 윗쪽에 레이저 조사해도 자화 소실은 발생하지 않는다. 그런데, 조사 파워가 4mW로 되면 , 트랙 중심으로부터 약 300nm의 영역에서 자화 소실이 발생한다.
실제 열 어시스트 자기 기록 시스템에서는, 반전 자구 상에서 기록 자계를인가하지 않고서 레이저 조사만을 행하는 동작이 이루어지는 일은 없다. 그러나, 기록 동작을 행하고 있을 때에, 그 열로 인해 인접 트랙의 자화가 손상을 받는 것이 문제가 된다. 도 5의 결과로부터, 레이저 조사 파워 4mW로 기록 동작을 행하는 경우에는, 적어도 인접 트랙까지의 거리(구체적으로는 인접 트랙에 있는 반전 자구의 외주부까지의 거리)를 300nm 이상으로 설정할 필요가 있다고 하는 설계 지침이 얻어진다.
이러한 설계 지침은, 예를 들면 자기 특성이 다른 매체를 이용한 경우에 레이저 조사 파워의 마진을 어떤 정도로 설정하면 좋을까 하는 구체적인 설계 요구에 대하여, 파라미터를 변경하는 것만으로 용이하게 계산할 수 있다. 이들 설계 작업을 실험만으로 행하는 것은 시간이 걸려 효율이 나쁘지만, 본 발명의 방법을 이용하면 설계 작업을 간편하게 행할 수 있다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 수직 자기 기록 매체에 짧은 펄스 광을 조사했을 때의 열 요동에 대하여 검토하였다. 유리 기판/두께 300nm의 연자성 기초막/두께 15nm의 CoCrPt 자기 기록층/두께 2nm의 카본 보호층이라는 구성의 수직 자기 기록 매체를 준비하였다. 이 자기 기록층은 βst가 80이고, 보자력 Hc가 거의 제로로 되는 온도(퀴리점 Tc)는 500K(=227℃)이었다.
매체를 구성하는 각층의 열전도율을 직접 알기는 곤란하지만, 하기의 방법에 의해 추정하였다. 이 방법에서는 시료를 히트싱크 상에 놓고, 액체 질소 온도∼수 10O℃까지 온도를 변화시킨다. 각 온도에서, 시료가 가열되지 않을 정도의 약한 파워로 10O㎛ 직경의 레이저 빔을 조사하여, 반사율의 온도 의존성을 조사한다. 다음에, 레이저 빔을 수 내지 1㎛로 좁혀 조사하고, 국소적인 정상 온도 분포를 발생시켜, 그 때의 반사율을 측정한다. 이 결과를, 시뮬레이션으로 재현하여, 피팅에 의해서 각 층의 열전도율 또는 단층이라고 간주하였을 때에 등가 열전도율을 구한다. 이용한 히트싱크 중에서 서로 다른 분위기 온도로 이 측정-시뮬레이션 작업을 행함으로써 피팅의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 그 측정 결과, 각 층의 열전도율은 벌크값의 약 10%라는 것이 판명되었다. 박막의 열전도율은 벌크값의 수 10% 이하로 저하된다는 것이 알려져 있기 때문에, 그 부근의 값을 출발값으로서 피팅하거나, 또는 박막의 열전도율을 벌크값의 10%로 임시 결정하여, 본 발명에 따른 방법으로 tEQ평가를 행하여도 그다지 큰 오차는 생기지 않는다.
상기한 바와 같이하여 구한 상수를 이용하여, 매체를 선속 30m/s로 회전시키고, FWHM 50nm, 0.51mW, 5ns의 레이저 펄스를 조사한 경우의 온도 응답을 계산하였다. 그 응답에 기초하여, 본 발명의 방법에 따라 tEQ를 평가한 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6에 있어서는 점선으로 자기 기록 매체의 온도 변화를 나타낸다. 가령, 이 시스템에 요구되는 안정 보존 시간 tst를 10년으로 하면, 레이저 조사만을 행한 경우에는 신호의 열화가 발생한다. 단, 적어도 자기 기록 매체가 최고 온도에 도달하고 나서 0.333ns 경과하기까지의 사이에 헤드로부터 기록 자계가 공급되고 있으면, 그 이후에는 신호 열화가 발생하지 않는다. 따라서, 기록 갭 위치와 레이저스폿 위치를 거의 동일 위치로 조정해 놓으면, 온도 분포에 의해 자화 전이를 형성하는 것도 가능하다는 것이 시사된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 개념이나 사상에서 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형 및 변경이 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 방법에서는 주어진 매체에 대한 적절한 시스템 설계를 간편하게 행할 수 있다.

Claims (17)

  1. 자기 기록층을 갖는 자기 기록 매체와, 자기 기록 매체를 가열하는 수단과, 자기 기록 매체의 온도를 측정하는 수단과, 자기 기록 매체에 자계를 인가하는 수단을 포함하고,
    상기 자기 기록 매체의 기록 자화의 안정 보존 시간 tst와 등가 열화 시간 tEQ가, tEQ<tst라는 관계를 만족시키도록 구성한 자기 기록 장치.
    {단, 상기 기록 자화의 안정 보존 시간 tst는, 실온에 있어서 요구되는 기록 자화가 안정적으로 보존되는 시간이고,
    상기 기록 자화의 등가 열화 시간 tEQ는, 온도 T에서의 열 요동 안정 계수 β(T)=KuV/kBT(여기서, Ku는 자기 이방성 에너지 밀도, V는 활성화 체적, kB는 볼쯔만 상수)로부터 계산되는 실온에 있어서의 열요동 안정계수가 βst이고, 또한 상기 자기 기록 매체는, 소정의 시간 간격 Δt에서의 ΔtEQ를 ΔtEQ=exp(ln(Δt)-β+βst) (여기서, β는 각 시간 간격 Δt에 있어서의 자기 기록 매체의 온도 T에 대한 열 요동 안정 계수)로 정의하여, 자기 기록 매체가 실질적으로 기록 자화의 열화가 발생하는 온도로 유지되고 있는 시간에 걸쳐 ΔtEQ를 가산하는 식 tEQ=Σ(ΔtEQ)에 의해 계산되는 시간임}
  2. 제1항에 있어서,
    실질적으로 기록 자화의 열화가 발생하는 온도는, 가열된 자기 기록 매체의 온도 프로파일에 있어서의 최고 도달 온도와 실온의 온도 차의 1/10을 실온에 더한 온도 이상으로 정의되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시간 간격 Δt는, 가열된 자기 기록 매체의 온도 프로파일에 있어서의 최고 도달 온도와 실온의 온도 차의 1/10을 실온에 더한 온도 이상의 온도로 자기 기록 매체가 유지되고 있는 시간을 10 등분한 값 ti를 구하고, ti가 1 내지 10ns인 경우에는 ti, ti가 10ns를 초과하는 경우에는 10ns, ti가 1ns 미만인 경우에는 1ns로 설정되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 ΔtEQ는 자기 기록 매체의 임의의 기록 트랙 상에 있어서 자화 전이가 형성된 후의 시각에서 가산되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기록 자화의 안정 보존 시간 tst가 5년간 이상인 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열 요동 안정 계수 βst가 약 60 이상인 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 등가 열화 시간 tEQ가, tst/10<tEQ라는 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치.
  8. 자기 기록층을 갖는 자기 기록 매체와, 자기 기록 매체를 가열하는 수단과, 자기 기록 매체의 온도를 측정하는 수단과, 자기 기록 매체에 자계를 인가하는 수단을 포함하는 자기 기록 장치를 설계함에 있어서,
    상기 자기 기록 매체의 기록 자화의 안정 보존 시간 tst와 상기 자기 기록 매체의 기록 자화의 등가 열화 시간 tEQ가 tEQ<tst라는 관계를 만족시키도록, 상기 자기 기록 매체, 상기 가열 수단, 및 상기 자계 인가 수단의 사양을 결정하는 자기 기록 장치 설계 방법.
    {단, 상기 기록 자화의 안정 보존 시간 tst는, 실온에 있어서 요구되는 기록 자화가 안정적으로 보존되는 시간이고,
    상기 기록 자화의 등가 열화 시간 tEQ는, 상기 자기 기록 매체의 온도 T에서의 열 요동 안정 계수 β(T)=KuV/kBT(여기서, Ku는 자기 이방성 에너지 밀도, V는 활성화 체적, kB는 볼쯔만 상수)로부터 계산되는 실온에 있어서의 열요동 안정계수가 βst이고, 또한 상기 자기 기록 매체는, 소정의 시간 간격 Δt에서의 ΔtEQ를 ΔtEQ=exp(ln(Δt)-β+βst) (여기서, β는 각 시간 간격 Δt에 있어서의 자기 기록 매체의 온도 T에 대한 열 요동 안정 계수)로 정의하여, 자기 기록 매체가 실질적으로 기록 자화의 열화가 발생하는 온도로 유지되고 있는 시간에 걸쳐 ΔtEQ를 가산하는 식 tEQ=Σ(ΔtEQ)에 의해 계산되는 시간임}
  9. 제8항에 있어서,
    실질적으로 기록 자화의 열화가 발생하는 온도는, 가열된 자기 기록 매체의 온도 프로파일에 있어서의 최고 도달 온도와 실온의 온도 차의 1/10을 실온에 더한 온도 이상으로 정의되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치 설계 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 시간 간격 Δt는, 가열된 자기 기록 매체의 온도 프로파일에 있어서의 최고 도달 온도와 실온의 온도 차의 1/10을 실온에 더한 온도 이상의 온도로 자기 기록 매체가 유지되고 있는 시간을 10 등분한 값 ti를 구하고, ti가 1 내지 10ns인경우에는 ti, ti가 10ns를 초과하는 경우에는 10ns, ti가 1ns 미만인 경우에는 1ns로 설정되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치 설계 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 ΔtEQ는 자기 기록 매체의 임의의 기록 트랙 상에 있어서 자화 전이가 형성된 후의 시각에서 가산되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치 설계 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 기록 자화의 안정 보존 시간 tst가 5년간 이상인 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치 설계 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 열 요동 안정 계수 βst가 약 60 이상인 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치 설계 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 등가 열화 시간 tEQ가, tst/10<tEQ라는 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치 설계 방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 히터는 레이저인 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치 설계 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 레이저와 자기 헤드의 기록 갭의 거리를 조정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 자기 기록 장치 설계 방법.
  17. 자기 기록 매체와, 상기 자기 기록 매체를 가열하는 수단과, 상기 자기 기록 매체에 자계를 인가하는 자기 헤드를 포함하고,
    상기 자기 기록 매체는, 비자성 기판 위에, 자성 입자와 그 사이에 존재하는 비자성체를 포함하여 수직 자기 이방성을 나타내는 자성체로 이루어지는 자기 기록층을 이 순서로 적층한 구조를 갖고, 상기 자기 기록 매체가 기록 동작 시의 가열되어 있는 부분에서, 최고 온도에 도달하는 위치보다도 트레이링 에지(trailing edge)측인 후방 위치에 상기 자기 헤드의 기록 갭을 설치하여 자화 전이를 형성하도록 구성한 자기 기록 장치.
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