专利名称：磁记录介质及制造磁记录介质的方法、以及磁记录设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于硬盘驱动器及其他设备的磁记录介质、用于制造 该磁记录介质的方法，以及包括该磁记录介质的磁记录设备。
背景技术：
日本特开专利第2001-155321号及第2005-353256号公报中披露了涉及 磁记录介质、制造该种介质的方法以及磁记录设备的技术的实例。
随着磁记录设备的存储量的增加，设置于磁记录设备内部的磁记录介质 的面记录密度也随之增加。磁记录设备的记录方法主要划分为纵向记录法及 垂直磁记录法。由于受记录磁场的增加的影响以及由于热波动而使记录位消 失，人们认为纵向记录法中的记录密度接近于它的极限值。相反地，由于记 录位在高记录密度下在理论上是稳定的，因此垂直磁记录法正在应用于实际 使用中。
最近提出的垂直磁记录介质包括作为记录层一部分的所谓的粒状层，以 用于降低噪音。在粒状层中，磁性粒子通过例如氧化物或氮化物的非磁性绝 缘体彼此分开。为实现抵抗热波动并获得可写性，提出的另一种垂直磁记录 介质包括与粒状层磁性耦合的层，该层具有的各向异性磁场Hk小于粒状层 的各向异性磁场，并且矫顽力附近的标准化磁化曲线的斜率a大于粒状层的 标准化磁化曲线的斜率a。此处使用的术语"标准化磁化曲线"指的是标准 化为饱和磁化强度的磁化曲线。
近来，还需要更高的S/N的比值。然而，很难通过现有的技术来获得满 意的高S/N的比值。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有高矫顽力及低噪音的磁记录介 质，用于制造该磁记录介质的方法，以及包括该磁记录介质的磁记录设备。根据本实施例的一方面，磁记录介质包括基板；形成于该基板之上的第 一粒状层，该第一粒状层具有多个第一磁性粒子和使所述多个第一磁性粒子 分离的Si氧化物；以及形成于该第一粒状层之上的第二粒状层，该第二粒状 层具有多个第二磁性粒子和使所述多个第二磁性粒子分离的Ti氧化物。
图1为根据一实施例的垂直磁记录介质的截面图2为说明如何使用根据一实施例的垂直磁记录介质的示意图3为硬盘驱动器(HDD)的内部结构的示意图4为矫顽力的图表；
图5为矫顽力附近的标准化磁化曲线的斜率的图表； 图6为S/N的比值的图表；
图7为低频再现输出量(reproduction output)的图表； 图8为写入磁芯宽度的图表；及 图9为可写性(writability)的图表。
具体实施例方式
以下将参照附图详细地说明实施例。图1为根据一实施例的垂直磁记录 介质的截面图。
如图1所示，第一软磁性层1、非磁性分隔层(nonmagnetic separating layer) 2以及第二软磁性层3依次设置于平圆形(discoidal)的非磁性基板 10上。第一软磁性层1、非磁性分隔层2以及第二软磁性层3构成软衬层11。
非磁性基板10的实例包括塑料基板、微晶玻璃基板、钢化玻璃基板、 硅基板以及铝合金基板。
第一软磁性层1和第二软磁性层3可具有包含Fe、 Co和/或Ni的非晶 或微晶结构。该结构还可包含W、 Hf、 C、 Cr、 B、 Cu、 Ti、 V、 Nb、 Zr、 Pt、 Pd和/或Ta。第一软磁性层1和第二软磁性层3的实例包括FeCoNbZr 层、CoZrNb层、CoNbTa层、FeCoZrNb层、FeCoZrTa层、FeCoB层、FeCoCrB 层、NiFeSiB层、FeAlSi层、FeTaC层、FeHfC层、以及NiFe层，每层具有 非晶或微晶结构。特别地，考虑到记录磁场的集中(concentration)，第一
6软磁性层1和第二软磁性层3优选为饱和磁化强度Bs至少为1.0T的软磁性 材料层。第一软磁性层1以及第二软磁性层3通过电镀、DC溅射、RF溅射、 脉冲DC溅射、气相沉积或化学气相沉积(CVD)方法形成。在DC溅射中， 室(chamber)内可具有约为0.5Pa压力的Ar气氛，且可施加约为lkW的电功 率。第一软磁性层1和第二软磁性层3的厚度可在10—100nm范围内，优选 地在30-60nm范围内。第一软磁性层1和第二软磁性层3的厚度在这些下限 以下可能具有不佳的读写特性。此外，第一软磁性层1和第二软磁性层3的 厚度在这些上限以上可能导致大规模生产的设备的规模的增加或成本的大 量增加。
非磁性分隔层2可为由Ru或Ru合金形成的非磁性金属层。非磁性分隔 层2也可通过电镀、DC溅射、RF溅射、脉冲DC溅射、气相沉积或CVD 方法形成。在DC溅射中，室内可具有约为0.5Pa压力的Ar气氛，且可施 加约为150W的电功率。非磁性分隔层2的厚度(例如，大约在0.5-lnm范 围内)设计成使得第一软磁性层1与第二软磁性层3形成逆平行磁耦合 (antiparallel magnetic coupling)。更特别地是，第一软磁性层1与第二软磁 性层3的磁化方向彼此相反，且第一软磁性层1与第二软磁性层3之间形成 反铁磁耦合。如"S. S. P. Parkin, Phy. Rev. Lett. 67, 3598 (1991)"中所记载的， 非磁性分隔层2可由例如Re、 Cr、 Rh、 Ir、 Cu、或V材料形成。
非磁性衬层(中间层)4形成于软衬层11上。非磁性衬层4将软衬层 11与下文所述的垂直磁记录层12磁性地分离。非磁性衬层4可为Ru层或 Ru合金层。非磁性衬层4也可通过电镀、DC溅射、RF溅射、脉冲DC溅射、 气相沉积或CVD方法形成。在DC溅射中，室内可具有约为8Pa压力的Ar 气氛，且可施加约为lkW的电功率。非磁性衬层4的厚度可约为20nm。如 日本特开专利第2005-353256号公报中所记载，非磁性衬层4可由两个或两 个以上的子层组成。此外，可在软衬层11与非磁性衬层4之间设置(disposed) 籽晶层(Ta层、NiCr层等)，以改善非磁性衬层4的晶体取向以及控制非 磁性衬层4的晶粒尺寸。
Si氧化物粒状层5、 Ti氧化物粒状层6以及连续的膜形成的磁性层7依 次设置于非磁性衬层4上。Si氧化物粒状层5、 Ti氧化物粒状层6以及磁性 层7组成垂直磁记录层12。Si氧化物粒状层(第一粒状层)表示包括多个第一磁性粒子的层，所述
第一磁性粒子在面内方向的平均直径约为2—10nm，且Si氧化物将多个第一 磁性粒子彼此分离，多个第一磁性粒子在Si氧化物中总体上为分散的。Ti 氧化物粒状层(第二粒状层)表示包括多个第二磁性粒子的层，所述第二磁 性粒子在面内方向的平均直径约为2—10nm，且Ti氧化物将多个第二磁性粒 子彼此分离，多个第二磁性粒子在Ti氧化物中总体上为分散的。
在Si氧化物粒状层5中，Si氧化物置于CoCrPt粒子(磁性粒子)之间。 换言之，CoCrPt粒子通过Si氧化物彼此分离。因此，Si氧化物粒状层也可 称为CoCrPt-Si02层。在Ti氧化物粒状层6中，Ti氧化物置于CoCrPt粒子 之间。换言之，CoCrPt粒子通过Ti氧化物彼此分离。因此，Ti氧化物粒状 层也可称为CoCrPt-Ti02层。Si氧化物粒状层5以及Ti氧化物粒状层6也可 通过电镀、DC溅射、RF溅射、脉冲DC溅射、气相沉积或CVD方法形成。 在通过DC溅射而形成Si氧化物粒状层5时，室内可具有约为5Pa压力的 Ar气氛，且可施加约为100W的电功率。在通过DC溅射而形成Ti氧化物 粒状层6时，室内可具有约为5Pa压力的Ar气氛，且可施加约为300W的 电功率。Si氧化物粒状层5和Ti氧化物粒状层6中的磁性粒子可以CoCrPt 基合金粒子而代替CoCrPt粒子。Ti氧化物粒状层6可包括含有Pt、 B、 Cu 禾口/或Ta的CoCr基合金磁性粒子。
Si氧化物粒状层5的厚度可约为2nm。 Ti氧化物粒状层6的厚度可约为 8nm。在本实施例中，保持"^Msi:t2Ms2 = 0.25:0.75"的关系，其中，^Mst 表示膜厚度t,与Si氧化物粒状层5的饱和磁化强度MSl的乘积，t2Ms2表示 膜厚度t2与Ti氧化物粒状层6的饱和磁化强度Ms2的乘积。换言之，Si氧 化物粒状层5的膜厚度t,与饱和磁化强度MSl的乘积所占的比例&Msj / ("Ms, + t2Ms2))为0.25 。在本实施例中，Si氧化物粒状层5与Ti氧化物粒状 层6组成复合粒状层。
由连续的膜形成的磁性层7可为CoCrPtB层。磁性层7中的晶粒彼此紧 密接触。磁性层7也可通过电镀、DC溅射、RF溅射、脉冲DC溅射、气相 沉积或CVD方法形成。在DC溅射中，室内可具有约为0.5Pa压力的Ar气 氛，且可施加约为400W的电功率。磁性层7的厚度约为10nm。连续的膜 可为多晶膜或非晶膜。碳保护层8设置于磁性层7上。碳保护层8可通过CVD方法形成。碳 保护层8的厚度约为4nm。润滑层9设置于碳保护层8上。润滑层9可通过 应用润滑剂而形成。润滑层9的厚度约为lnm。
如图2所示，利用磁头21将数据写入(记录)到具有如上所述结构的 垂直磁记录介质上，并从其上读取(更新)数据。用于垂直磁记录介质的磁 头21包括用于写入的主磁极22、辅助磁极23以及线圈24。磁头21还包括 用于读取的磁阻元件25以及挡板(shield) 26。辅助磁极23也起到挡板的 作用，挡住磁阻元件25。在写入数据时，电流通过线圈24流动，形成通过 主磁极22和辅助磁极23的磁通量27。离开主磁极22的磁通量27通过记录 层12和软衬层11流入辅助磁极23。因此，垂直磁记录层12中每个记录位 的磁化方向根据磁通量的方向而向上或向下变化。
因此，在本实施例中，垂直磁记录层12包括由Si氧化物粒状层5和Ti 氧化物粒状层6组成的复合粒状层。此外，在Si氧化物粒状层5和Ti氧化 物粒状层6中，Si氧化物粒状层5设置成较接近于基板10， Si氧化物粒状 层5中的磁性粒子比Ti氧化物粒状层6中的磁性粒子分离的更加明显；Ti 氧化物粒状层6较接近于表面(磁头侧)设置，该Ti氧化物粒状层6具有比 Si氧化物粒状层5较高的读写特性。因此，整个复合粒状层包括明显分离的
磁性粒子，且具有高矫顽力和低噪音。此外，乘积tiMs,小于乘积t2MS2而特 别地产生极好的读写特性。此外，由于磁性层7设置于复合粒状层上，因此 能够在复合粒状层上适当地写入磁信息。换言之，磁性层7便于在复合粒状
层上写入磁信息。
优选地，复合粒状层的各向异性磁场比磁性层7的各向异性磁场大。优 选地，复合粒状层的标准化磁化曲线中的矫顽力处的斜率比磁性层7的标准 化磁化曲线中在矫顽力处的斜率小。在这种情况下，磁性层7能够极其便于 写入，这意味着，其易于记录在饱和磁化强度中的复合粒状层上。
Si氧化物粒状层5的膜厚度和饱和磁化强度的乘积与Ti氧化物粒状层6 的膜厚度和饱和磁化强度的乘积之间的关系并未有所限定。然而，t,Ms,的乘 积小于t2Ms2的乘积而特别地产生极好的读写特性。这是因为Ti氧化物粒状 层6对于读写特性的改进起了更大的作用。优选的，整个复合粒状层在标准 化磁化曲线中在矫顽力处具有最小的斜率a。斜率a表示磁性粒子之间通过非磁性绝缘体而分离的程度。斜率a越小表示分离的程度越大，从而矫顽力越
高且噪音越低。复合粒状层可由三种或三种以上的子层组成。在下述的试验
结果的基础上，Si氧化物粒状层5的膜厚度t,与饱和磁化强度Ms,的乘积所
占的比例(t!Ms！ / ("MS! + t2MS2))优选地在0.1-0.3的范围内。
使用具有小矫顽力的粒状层代替磁性层能够在记录层之上产生不均匀 的密度，而带来不充分的抗腐蚀性。使用非磁性的抗腐蚀层代替磁性层能够
增加记录层与磁头之间的距离，而产生较低的S/N的比值或较大的噪音。厚 度小于2rnn的磁性层可能具有不充分的抗腐蚀性。另一方面，厚度大于12nm 的磁性层可能产生高噪音。因此，磁性层优选为厚度在2-12nm的范围内。
上述的垂直磁记录介质可通过在非磁性基板10上连续形成上述的层而 制作。优选地，在润滑层9形成后，利用例如砂带来去除突出部分及异物。
根据这种制造方法，Si氧化物粒状层5加强了 Ti氧化物粒状层6中磁 性粒子的分离。这样进一步提高了 Ti氧化物粒状层6的读写特性。
以下将以硬盘驱动器作为磁记录设备的实例进行说明，根据本发明的磁 记录设备包括垂直磁记录介质。图3示出了硬盘驱动器(HDD)的内部结构。
硬盘驱动器100包括处于壳体101中的如下部件磁盘103，其绕转轴 102旋转；滑动件104，其包括磁头，该磁头用以在磁盘103上写入信息并 从磁盘103读取信息；悬架10S，其用以保持滑动件104;支架臂106，其保 持悬架108并围绕臂轴105在磁盘103之上枢转；以及臂致动器107，其用 以驱动支架臂106。磁盘103为根据上述实施例的垂直磁记录介质。
以下为本发明人完成的一项试验。准备多个垂直磁记录介质样品。样品 具有不同的比值，该比值为Si氧化物粒状层5的膜厚度ti和饱和磁化强度 MSl的乘积^MSi与Ti氧化物粒状层6的膜厚度t2和饱和磁化强度Ms2的乘 积t2Ms2的比值。样品的矫顽力、标准化磁化曲线的斜率a，以及S/N的比值 是确定的。样品具有几乎相同的低频再现输出量、写入磁芯宽度及可写性。 这是因为低频再现输出量、写入磁芯宽度及可写性的不同可能影响S/N的比 值。在对矫顽力与斜率a的测量中，样品具有基本相同的复合粒状层的膜厚 度与饱和磁化强度的乘积。在S/N的比值的测定中，样品具有基本相同的矫 顽力。这里所用的术语"写入磁芯宽度"指的是能够准确写入信息的磁道宽 度。较小的写入磁芯宽度说明信息能够以较高的磁道密度写入。可写性确定为一比值，该比值为从以124千字节/英寸(kBPI)的速度写入的信息读取的 信号与从以495千字节/英寸的速度写入的信息读取的信号之比。该比值接近 -40€18说明可写性极好。
图4示出了矫顽力的大小。图5示出了标准化磁化曲线的斜率oc的大小。 图6示出了S/N的比值的大小。图7示出了低频再现输出量的大小。图8示 出了写入磁芯宽度的大小。图9示出了可写性的大小。这些附图中，水平轴 线指的是复合粒状层中的Si氧化物粒状层5的膜厚度t,与饱和磁化强度MSl 的乘积所占的比例(t!Ms, / (tiMs! + t2Ms2))。
图7_9示出了样品具有如上所述的基本相同的低频再现输出量、写入 磁芯宽度及可写性。
如图4所示，矫顽力在比例(^Ms, / (t!Ms! + t2Ms2))约为0.25处达到最大 值。如图5所示，斜率a在比例(tiMs,/(tiMst + t2Ms2))约为0.25处达到最小 值。如图6所示，S/N的比值在比例(^Ms!/(^Msi + t2Ms2))约为0.25处达到 最大值。这些结果清楚地示出斜率a、矫顽力、以及S/N的比值之间的特定 联系。更具体地，较小的斜率oc产生较高的矫顽力及较大的S/N的比值。在 本试验中所准备的样品中，比例&Msi/^M^+t2Ms2》约为0.25的样品具有 最佳的读写特性。此外，图4一图6示出了比例(^Msi / ("Ms! + t2Ms2))在约 为0.1-0.3的范围内的样品具有极好的读写特性。
由于样品具有几乎相同的低频再现输出量、写入磁芯宽度以及可写性，
所以S/N的比值的变化与这些因素无关。因此，上述的实施例可在不增加写 入磁芯宽度的情况下，提高S/N的比值。
本试验中，在比例(^Msi /(tilV^ +12]\432))约为0.25处获得最佳的读写特 性。然而，这种适宜的比例并不受该数值的限制，其取决于粒状层的各向异 性磁场、以及软衬层11、非磁性衬层4以及磁性层7的性质。考虑到这些影 响，能够在比例(tiM^ /(^Ms,十t2Ms2》约为0.1-0.3的范围内获得极好的读写 特性。
根据上述的实施例，第一粒状层与第二粒状层的结合能够实现高矫顽力 及低噪音。
权利要求
1.一种磁记录介质，其包括基板；第一粒状层，其形成于该基板之上，该第一粒状层具有多个第一磁性粒子和Si氧化物，其使所述多个第一磁性粒子分离；以及第二粒状层，其形成于该第一粒状层之上，该第二粒状层具有多个第二磁性粒子和Ti氧化物，其使所述多个第二磁性粒子分离。
2. 如权利要求1所述的磁记录介质，其中，该磁记录介质还包括形成 于所述第二粒状层之上的磁性层。
3. 如权利要求1所述的磁记录介质，其中，该第二粒状层的厚度与饱和 磁化强度的乘积比所述第一粒状层的厚度与饱和磁化强度的乘积大。
4. 如权利要求1所述的磁记录介质，其中，比例t,Msi / (^Msi + t2Ms2) 为0.1至0.3，其中，tiMsi为该第一粒状层的厚度t,与该第一粒状层的饱和磁化强度MSl的乘积，t2MS2为该第二粒状层的厚度12与该第二粒状层的饱和磁化强度M&的乘积。
5. 如权利要求2所述的磁记录介质，其中，该磁记录介质还包括 复合粒状层，其具有该第一粒状层及该第二粒状层；其中，该复合粒状层的各向异性磁场比该磁性层的各向异性磁场大，且 在该复合粒状层的标准化磁化曲线中的矫顽力处的斜率比该磁性层的标准 化磁化曲线中的矫顽力处的斜率小。
6. 如权利要求1所述的磁记录介质，其中，该第一磁性粒子包含Co-Cr-Pt入A 口血o
7. 如权利要求l所述的磁记录介质，其中，该第二磁性粒子由包含选自 Pt、 B、 Cu和Ta构成的群组的至少其中之一的Co-Cr合金组成。
8. 如权利要求2所述的磁记录介质，其中，该磁记录介质还包括 软衬层，其位于该基板与该第一粒状层之间；记录层，其包括该第一粒状层、该第二粒状层和该磁性层；以及非磁性衬层，用以将该软衬层与该记录层磁性地分离。
9. 如权利要求8所述的磁记录介质，其中，该非磁性层包含Ru。
10. 如权利要求8所述的磁记录介质，其中，该软衬层包含选自Fe、 Co 及Ni构成的群组的至少其中之一，并且还包含选自W、 Hf、 C、 Cr、 B、 Cu、 Ti、 V、 Nb、 Zr、 Pt、 Pd、及Ta构成的群组至少其中之一。
11. 如权利要求2所述的磁记录介质，其中，该磁性层的厚度为2-12nm。
12. —种用于制造磁记录介质的方法，包括在基板之上形成第一粒状层，该第一粒状层包括多个第一磁性粒子以及 使所述多个第一磁性粒子分离的Si氧化物；及在该第一粒状层之上形成第二粒状层，该第二粒状层包括多个第二磁性 粒子以及使所述多个第二磁性粒子分离的Ti氧化物。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，该方法还包括 在该第二粒状层之上形成磁性层。
14. 如权利要求12所述的方法，其中，该第二粒状层的厚度与饱和磁化 强度的乘积比第一粒状层的厚度与饱和磁化强度的乘积大。
15. 如权利要求12所述的方法，其中，比例^Ms,/(^Ms,+t2Ms2)为0.1 至0.3，其中，^M^为该第一粒状层的厚度ti与该第一粒状层的饱和磁化强度MSl的乘积，t2MS2为该第二粒状层的厚度t2与该第二粒状层的饱和磁化强 度MS2的乘积。
16. 如权利要求13所述的方法，其中，复合粒状层包括该第一粒状层及 该第二粒状层，该复合粒状层的各向异性磁场比该磁性层的各向异性磁场 大，且该复合粒状层的标准化磁化曲线中的矫顽力处的斜率比该磁性层的标 准化磁化曲线中的矫顽力处的斜率小。
17. 如权利要求12所述的方法，其中，该第一磁性粒子包含Co-Cr-Pt合仝口 3fe 。
18. 如权利要求12所述的方法，其中，该第二磁性粒子由包含选自Pt、 B、 Cu和Ta构成的群组的至少其中之一的Co-Cr合金组成。
19. 如权利要求13所述的方法，其中，该磁性层的厚度为2 nm至12nm。
20. —种磁记录设备，其包括 磁记录介质，其包括基板；第一粒状层，其形成于该基板之上，该第一粒状层具有多个第一磁 性粒子和使所述多个第一磁性粒子分离的Si氧化物；和第二粒状层，其形成于该第一粒状层之上，该第二粒状层具有多个 第二磁性粒子和使所述多个第二磁性粒子分离的Ti氧化物；以及磁头，用以在该磁记录介质上写入信息以及从该磁记录介质读取信息。
全文摘要
本发明涉及一种磁记录介质及制造磁记录介质的方法、以及磁记录设备。根据本发明实施例的一方面，磁记录介质包括基板；形成于该基板之上的第一粒状层，该第一粒状层具有多个第一磁性粒子和使所述多个第一磁性粒子分离的Si氧化物。该磁记录介质还包括形成于该第一粒状层之上的第二粒状层，该第二粒状层具有多个第二磁性粒子和使所述多个第二磁性粒子分离的Ti氧化物。
文档编号G11B5/667GK101308668SQ200810099519
公开日2008年11月19日 申请日期2008年5月13日 优先权日2007年5月15日
发明者冈本岩, 涡卷拓也, 稻村良作, 菊池晓, 贝津功刚 申请人:富士通株式会社