专利名称：具有化学排序的磁性层的磁记录介质的制作方法
政府权利
本发明是在美国国家标准技术研究院(MST)授权第70NANB1H3056号协议的支持下完成的。美国政府在本发明中享有权利。
背景技术：
当前的存储系统包括具有衬底、下底层以及被保护/润滑层所覆盖的磁性层的多层结构。通过改变磁性层的磁化方向，信息能够被存储在该磁性层上。具有有限的热稳定颗粒的高磁各向异性的磁性层是所希望的。
为了增强磁性层的磁各向异性，磁性层的颗粒可以化学排序为L10结构。然而，室温下所沉积的磁性层的晶胞一般为面心立方结构。这些面心立方结构的材料具有非常低的磁各向异性。在充足的热处理或原位高温沉积下，该磁性层可以生长为化学排序的L10结构，从而产生高的磁各向异性。然而，上述过程昂贵且耗时，并且对于生产工艺不实用。
发明内容
提供一种具有磁性层和与该磁性层邻接的籽晶层的薄膜结构。该籽晶层包括L10结构。
另外，提供一种磁记录介质。该记录介质包括衬底和位于该衬底上的下底层。籽晶层位于该下底层上并具有L10结构。磁性层邻接于该籽晶层。
还提供一种方法，该方法包括提供具有L10结构的籽晶层。在该籽晶层上提供具有L10结构的磁性层。
本发明实施方案所表现的其他特征和益处将在阅读下面的详细说明和相关附图中变得清楚。
附图的简要说明
图1是面心立方结构的示意图； 图2是L10结构的示意图； 图3是薄膜结构的示意图； 图4是具有两层籽晶层的薄膜结构的示意图； 图5是具有三层籽晶层和两层磁性层的薄膜的结构图； 图6是用于形成薄膜结构的方法的流程图。
具体实施例方式 记录介质的磁性层可以由硬磁性金属合金组成。例如，该磁性合金可以是铁铂合金(FePt)，钴钯合金(CoPd)，铁钯合金(FePd)，或钴铂合金(CoPt)。该磁性合金还可以是上述合金与第三种或更多的元素掺杂剂的合金，所述元素掺杂剂为诸如Cu，Ni，Mn，Cr等。这些合金包括两种化学结构的原子。图1是面心立方结构100的示意图。在图1所示的面心立方结构100中，该磁性合金的原子随机占据结构100的点阵位置，例如点阵位置102。以FePt为例，位置102可以被Fe原子或Pt原子占据。
在室温沉积时，诸如FePt，FePd，CoPd和CoPt的磁性材料通常呈现面心立方结构。当处于面心立方结构时，磁性合金具有低的磁各向异性。通过化学排序结构100，磁性合金可以呈现高的磁各向异性。需要在结构100中促使发生相变以导致化学排序的结构。
图2是相对于轴202，204和206，化学排序的L10结构200的示意图。该L10结构包括原子平面208，210和212，其中该结构中的第一类型原子占据第一平面，该结构中的第二类型原子占据相邻接的第二平面，以及第一类型原子占据与第二平面相邻接的第三平面。例如，平面208(由轴204和206所设定)被第一类型原子在所示的具体位置(角和面心)占据，该第一类型原子可以为铂或钯。邻接于平面208的平面210被第二类型原子在所示的具体位置(面心)占据，该第二类型原子可以为铁或钴。邻接于平面210的平面212同样被第一类型原子所占据。
化学排序的结构，诸如所述L10结构200，在室温下是积极首选的。然而，除非被合适的相变另外排序，膜的沉积是无序的。为了使原子排序为L10结构，在沉积期间或沉积后需要充足的扩散。热能可以被施加给原子以使其来回移动直到找到优选的能量位置。可以使用许多不同的技术在沉积期间施加热能，诸如使用红外碳加热器，能量放射灯，电阻加热器等。在相变过程中，获得如图2所示的L10结构200。
在磁记录介质中所使用的薄膜结构中，当邻接的籽晶层包括L10结构时，磁性层将更容易达到L10相。在此情形下，该磁性层将经受由该籽晶层所产生的张应力。为了减小在该磁性层内产生的应力，该磁性层将转化为四方晶体形态，这将促使其L10相变。四方晶体形态所具有的高(在图2中表示为“c”)小于宽(在图2中表示为“a”)。在FePt的L10结构中，“a”为0.3852nm以及“c”为0.3713nm。向四方晶体结构的形态转化将加速该磁性层的L10相变并使之在更低的温度下发生。
在该相变中起辅助作用的籽晶层包括铝钛合金(AlTi)，铜钛合金(CuTi)，镁铟合金(MgIn)，铂锌合金(PtZn)、铜金合金(CuAu)和镉钯合金(CdPd)。这些合金的一个共同特征是比上述诸如FePt，FePd，CoPd和CoPt的磁性合金具有更低的熔化温度。更低的熔化温度使得籽晶层在磁性层上更好地扩散。因此，籽晶层的原子可以更加容易地来回移动以达到L10相。该L10结构有助于产生磁性层的L10相变。以上所述的籽晶层L10相的点阵参数如下 表1-籽晶层的点阵参数 上面所列出合金的另一个特征是在L10相变和熔化之间存在一个非常小或为零的温度间隔(temperature gap)。这表明当合金由液态相或气态相形成时，该合金将直接形成L10结构而不是形成面心立方或其他结构。
图3示出了一种薄膜结构300，其包括衬底302，附加底层304，下底层306，籽晶层308，磁性层310以及保护/润滑层312。衬底302形成薄膜结构300的基底，其可以由任何合适的材料诸如陶瓷玻璃，无定形玻璃或镀有镍磷(NiP)的铝镁合金(AlMg)制成。附加底层304可以根据需要包括诸如钛(Ti)，钽(Ta)以及钛铬合金(TiCr)等的粘接层，以用于充当衬底302和下底层306之间的界面。底层304还可以包括散热层以控制整个介质的热性能。可能的散热材料包括铜(Cu)，银(Ag)，金(Au)，铝(Al)，钨(W)，钌(Ru)，以及它们之间的合金或与其他元素的合金。
下底层306是随意选择的，并且如果需要，可以包括多层。该下底层被用于改善籽晶层308的取向分布并加强其外延生长(即形成相同的结构)。一些材料可以用于下底层306，其包括氧化镁(MgO)，或具有氯化钠(NaCl)结构的氧化物，等等。具有与MgO类似的点阵参数的金属和合金可以用作位于MgO层上的第二下底层以进一步加强下底层和L10籽晶层之间的(100)取向和外延生长。这些金属可以是铬(Cr)，镍铝合金(NiAl)，钌铝合金(RuAl)等。下底层306具有(100)取向，在下底层306上的籽晶层308沿(001)取向外延生长。此外，籽晶层308可以与诸如MgO，二氧化硅(SiO2)，二氧化钛(TiO2)，氧化钽(Ta2O5)或氧化铌(Nb2O5)等氧化物一起生长以形成颗粒结构。磁性层310在籽晶层308上生长成连续或颗粒状的微结构，用于形成图案的介质和/或热辅助的磁记录(HAMR)介质。任选地，在该磁记录介质的外表面周围还可以设置保护/润滑层312。
图4进一步展示了另一种薄膜结构400，其包括衬底402，附加底层404，下底层406，第一籽晶层408，磁性层410，第二籽晶层412以及保护/润滑层414。除了图3所示的结构300之外，结构400包括两层籽晶层，分别为第一籽晶层408和第二籽晶层412。磁性层410设置在第一籽晶层408和第二籽晶层412之间，用于加强磁性层410的L10相变。
图5展示了另一种薄膜结构500，其包括衬底502，附加底层504，下底层506，第一籽晶层508，第一磁性层510，第二籽晶层512，第二磁性层514，第三籽晶层516以及保护/润滑层518。在图5中，有三层籽晶层508，512和516以及两层磁性层510和514。第一磁性层510在第一籽晶层508和第二籽晶层512之间。第二磁性层514在第二籽晶层512和第三籽晶层516之间。在所述薄膜结构500中，所述两层磁性层510和514有助于提供额外的磁信号强度，而籽晶层508，512和516则有助于在磁性层510和514中引起L10相变。
图6展示了形成磁记录介质的流程图。在步骤602中提供衬底，例如衬底302，402或502。在步骤604中提供邻接于衬底的附加底层。然后在步骤606中提供下底层。在步骤608中在下底层上沉积籽晶层。该下底层可以有助于该籽晶层的外延生长和取向。在沉积过程中或沉积后，该籽晶层可相变到L10结构。在步骤610中磁性层被生长或设置在该籽晶层上。例如，该磁性层可以为FePt，CoPd，FePd或CoPt。在步骤612中引导L10相变。该相变是施加到磁性层上的外部热能的结果，也受籽晶层的L10结构所助。
如果需要，如环614所示，可以增加另外的籽晶层和/或磁性层。例如，另外的籽晶层可被设置成相邻于该磁性层。该籽晶层可以有助于在磁性层中保持L10结构。如果需要，第二磁性层可以被设置在第二籽晶层的上面。可以使用任意数量的籽晶层和/或磁性层。
可以理解即使本发明各种实施例中的众多特征和优点在上面的结合本发明各种实施例的结构和功能的细节的描述中被阐明，这种公开仅仅是示意性的，并且具体的，特别是与本发明的原理到所附权利要求的所述术语的广义解释所表示的全部内容中的部件排列和结构相关的是可以作出改变的。例如，在不偏离本发明精神和范围的情况下保持基本相同的功能，可以根据对记录介质特别的应用而改变特别的元素。另外，虽然此处所述的具体实施例具体为薄膜结构，然而本领域技术人员知道本发明的教导在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以用于其他磁记录材料。
权利要求
1、一种薄膜结构，包括
磁性层；以及
邻接于该磁性层的籽晶层，该籽晶层具有L10结构。
2、如权利要求1所述的结构，还包括保护润滑层，其位置使得该磁性层位于该保护润滑层和该籽晶层之间。
3、如权利要求1所述的结构，其特征在于，该磁性层为FePt，FePd，CoPd和CoPt中的一种。
4、如权利要求1所述的结构，其特征在于，该籽晶层为非磁性的并具有比该磁性层更低的熔化温度。
5、如权利要求1所述的结构，其特征在于，该籽晶层为具有L10结构的AlTi，CuTi，MgIn，PtZn，CuAu和CdPd中的一种。
6、如权利要求1所述的结构，其特征在于，该磁性层具有L10结构。
7、如权利要求1所述的结构，还包括下底层，其位置使得该籽晶层位于该下底层和磁性层之间。
8、如权利要求1所述的结构，还包括第二籽晶层，其中该磁性层位于第一所述籽晶层和该第二籽晶层之间。
9、如权利要求8所述的结构，还包括第二磁性层，其中该第二磁性层的位置使得第二籽晶层位于第一所述磁性层和该第二磁性层之间。
10、如权利要求9所述的结构，还包括第三籽晶层，其位置使得该第二磁性层位于该第二籽晶层和该第三籽晶层之间。
11、一种磁记录介质，包括
衬底；
位于该衬底上的下底层；
位于该下底层上的籽晶层，该籽晶层具有L10结构；以及
邻接于该籽晶层的磁性层。
12、如权利要求11所述的磁记录介质，其特征在于，该磁性层为FePt，FePd，CoPd和CoPt中的一种。
13、如权利要求11所述的磁记录介质，其特征在于，该籽晶层为AlTi，CuTi，MgIn，PtZn，CuAu和CdPd中的一种。
14、如权利要求11所述的磁记录介质，还包括第二籽晶层，其中该磁性层位于第一所述籽晶层和该第二籽晶层之间。
15、如权利要求14所述的磁记录介质，还包括第二磁性层，其中该第二磁性层的位置使得该第二籽晶层位于第一所述磁性层和该第二磁性层之间。
16、如权利要求15所述的磁记录介质，还包括第三籽晶层，其位置使得该第二磁性层位于该第二籽晶层和该第三籽晶层之间。
17、一种方法，包括
提供具有L10结构的籽晶层；以及
在该籽晶层上提供具有L10结构的磁性层。
18、如权利要求17所述的方法，还包括在下底层上外延生长该籽晶层。
19、如权利要求17所述的方法，还包括提供邻接于第一所述磁性层的第二籽晶层。
20、如权利要求18所述的方法，还包括提供邻接于该第二籽晶层的第二磁性层。
全文摘要
本发明涉及一种具有化学排序的磁性层的磁记录介质，具体地提供一种薄膜结构，其具有磁性层和邻接该磁性层的籽晶层。该籽晶层包括L10结构。
文档编号H01F10/08GK101599275SQ200810190890
公开日2009年12月9日 申请日期2008年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者B·卢 申请人:希捷科技有限公司