垂直磁记录介质及磁存储装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种垂直磁记录介质及磁存储装置。
【背景技术】
[0002] 在用于HDD (Hard Disk Drive :硬盘驱动器）等的磁记录介质的领域中，记录密度 显著持续提高。最近记录密度正在以每年大约1.5倍以上的速率增加。用于提高记录密度 的核心技术之一包括对磁头与磁记录介质之间的滑动接触特性进行控制的技术。
[0003] 另一方面，温彻斯特（Winchester)式 HDD 采用 CSS (Contact Start Stop :接触启 动停止）系统，在该CSS系统中磁头从启动到结束的基本操作包括相对于磁记录介质的滑 动接触、浮起、及滑动接触。磁头相对于磁记录介质的滑动接触是不可避免的，并包括发生 偶发的滑动接触的情况。
[0004] 因此，关于磁头与磁记录介质之间摩擦的问题是固有的需要解决的技术问题。因 此，通过在磁记录介质的磁性层上形成保护层来提高磁记录介质的耐磨损性和耐滑动接触 性是确保磁记录介质可靠性的常用方法之一。
[0005] 关于保护层，已经提出了各种材料。从易沉积、耐久性等观点来看，保护层主要采 用碳。由于保护层的硬度、密度、摩擦动态系数等参数如实地反映了磁记录介质的CSS特 性，因此这些参数是重要的参数。
[0006] 另一方面，为了提高磁记录介质的记录密度或为了提高对于磁记录介质的读写速 度，优选降低磁头的飞行高度或增加磁记录介质的旋转速度。因此，为了应对与磁头的偶发 接触，要求保护层的耐滑动接触性和平坦性。另外，例如为了降低磁记录介质与磁头之间的 空间损失并增加记录密度，保护层优选较薄、并要求为30A以下。
[0007] 另外，为了防止由于环境物质在磁记录介质的磁性层上扩散而产生的腐蚀，保护 层被要求具有耐腐蚀性。
[0008] 用于磁记录介质的保护层的碳层是通过派射、CVD(Chemical Vapor Deposition : 化学气相沉积）、离子束沉积而形成。在厚度为IOOA以下的情况下，通过溅射形成的碳层会 具有不充分的耐久性。另外，通过CVD形成的碳层容易变成晶体状并具有较差的表面光滑 度。此外，当通过CVD形成的碳层的较薄时，磁记录介质的表面的覆盖率变差，并且会发生 磁记录介质的腐蚀。另一方面，与溅射及CVD相比，离子束沉积能形成具有较高硬度及较高 表面光滑度的稠密碳层。
[0009] 可用于保护层的已知硬碳层具有金刚石层和DLC(Diamond-Like Carbon :类金刚 石）层。通常，金刚石层是具有大约100%的金刚石结合的晶体层。DLC层可以是非晶质的 硬碳层，因此有时被称为非晶碳层。用于磁记录介质的保护层的碳层需要具有较高的表面 光滑度，由此，一般不使用结晶金刚石层，使用DLC层（非晶碳层）。特别是由于其得到的 较高的表面光滑度，优选将氢化DLC层（含氢DLC层（非晶碳层））用于磁记录介质的保护 层。
[0010] 例如，日本专利申请公开第2013-101742号提出了一种具有多个层的磁记录介 质，该多个层包括多个磁性颗粒及形成在磁性颗粒上的石墨碳。石墨碳可以采用包括石墨、 石墨烯（石墨的单原子层）、纳米管（卷绕成筒状的石墨烯片）、富勒烯（被卷绕成球等封 闭形状的石墨烯片）等各种形式。
[0011] 例如，日本专利申请公开第2013-536141号提出了一种在硬盘中使用的FePt/石 墨稀结构。
[0012] 对于改善磁记录介质的保护层的研究一直在继续。目前，一种氢化非晶碳层被普 遍用于磁记录介质的保护层。氢化非晶碳层具有较高的表面光滑度及相对高的硬度。另一 方面，由于氢化非晶碳层具有非晶结构，因此其层特性存在差异，并且耐磨擦性、耐滑动接 触性、耐腐蚀性会因沉积条件而变化。此外，由于氢化非晶碳层的表面基本上是防水的，因 此难以在氢化非晶碳层上涂布润滑剂。因此，氢化非晶碳层的表面需要通过氮化、氧化等来 进行改性，因此变得难以降低保护层的厚度。
【发明内容】
[0013] 本发明的实施例可以提供一种垂直磁记录介质及磁存储装置，其具有令人满意的 耐磨擦性、耐滑动接触性、及耐腐蚀性。
[0014] 根据本发明的一个方面，提供一种垂直磁记录介质，包括：非磁性衬底；垂直磁性 层，其设在所述非磁性衬底的上方；以及保护层，其设在所述垂直磁性层上，其中，所述垂直 磁性层具有六角密积结构、并包括多个堆叠的层，该多个堆叠的层具有相对于所述非磁性 衬底的表面平行取向的（0002)晶面，所述垂直磁性层的多个堆叠的层中的最上层包括多 晶体晶粒，所述多晶体晶粒选自CoCr基合金、CoPt基合金、CoCrPt基合金、及CoPtCr基合 金构成的组，所述保护层与所述垂直磁性层的所述最上层接触，并且所述保护层包括单一 石墨烯层或石墨烯层叠体、以及非晶碳层，所述单一石墨烯层或所述石墨烯层叠体与所述 多晶体晶粒的（0002)晶面平行结合。
【附图说明】
[0015] 图1是表不本发明的一个实施例的垂直磁记录介质的例子的剖面图。
[0016] 图2是表示图1所示的保护层的拉曼光谱的例子的图。
[0017] 图3是表示本发明的一个实施例的磁存储装置的例子的立体图。
【具体实施方式】
[0018] 以下，参照附图，对本发明的垂直磁记录介质及磁存储装置的实施方式及实施例 进行说明。
[0019] 图1是表不本发明的一个实施例的垂直磁记录介质的例子的剖面图。图1所不的 垂直磁记录介质31包括非磁性衬底20。在非磁性衬底20的两个表面上依次堆叠软磁性层 21、中间层22、垂直磁性层23、保护层24、及润滑剂层25。
[0020] 中间层22可以为非磁性的，也可以为磁性的（铁磁性的）。
[0021] 垂直磁性层23具有易磁化的轴，该轴主要相对于非磁性衬底20的表面垂直取向。 此外，垂直磁性层23具有hep (hexagonal close packed:六角密积结构），并包括多个堆叠 的层，该多个堆叠的层具有相对于非磁性衬底20的表面平行取向的（0002)晶面。垂直磁 性层的多个堆叠的层中的最上层包括多晶体晶粒，并且多晶体晶粒选自包括CoCr基合金、 CoPt基合金、CoCrPt基合金、及CoPtCr基合金的组。
[0022] CoCrPt基合金具有Cr含量大于Pt含量的组成比。另一方面，CoPtCr基合金具有 Pt含量大于Cr含量的组成比。
[0023] 保护层24与垂直磁性层23的最上层接触，并且保护层24包括单一石墨烯层或石 墨烯层叠体（石墨烯多层）、以及非晶碳层。单一石墨烯层或所述石墨烯层叠体与多晶体晶 粒的（0002)晶面平行结合。该结构能够由下述的拉曼光谱确定。
[0024] 通常，石墨烯以600°C或更高的温度沉积，并且难以将石墨烯的沉积用于磁记录介 质的制造过程。此外，类似于石墨烯，石墨烯层叠体具有剥离性。
[0025] 然而，由于垂直磁性层23的最上层中所包括的多晶体晶粒具有催化活性，因此包 含单一石墨烯层或石墨烯层叠体的保护层24能够以450°C或更低的温度沉积。此外，由于 保护层24除了包括单一石墨烯层或石墨烯层叠体之外还包括非晶碳层，因此能够减少石 墨烯层叠体的剥离。
[0026] CoCr基合金的Cr含量优选14原子％至24原子％。CoPt基合金的Pt含量优选 8原子％至22原子％。CoCrPt基合金的Cr含量优选14原子％至24原子％，并且CoCrPt 基合金Pt含量优选8原子％至22原子％。CoPtCr基合金的Pt含量优选8原子％至22原 子％，并且CoPtCr基合金的Cr含量优选7原子％至21原子％。
[0027] CoCr基合金、CoPt基合金、CoCrPt基合金、及CoPtCr基合金可分别包含选自包括 B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Re及Mn的组的一种或更多的添加元素。此时，一种或 更多的添加元素的总含量优选在1原子％至10原子％的范围内。
[0028] 图2是表示图1所示的保护层24的拉曼光谱的例子的图。图2还示出了非晶碳 层（包含氢的DLC层）的拉曼光谱。在图2中，纵轴表示散射强度（任意单位），横轴表示 拉曼位移（cm》。
[0029] 在保护层24的拉曼光谱中观察到与1585cm 1附近的单一石墨烯层或石墨烯层叠 体的Sp2结合的伸缩振动相关的G带、与2700cm 1附近单一石墨稀层或石墨稀层叠体的6元 环网状结构相关的2D带、及与1350cm 1附近的石墨烯的非晶化相关的D带。换言之，G带 及2D带表示在保护层24的拉曼光谱中观察到单一石墨烯层或石墨烯层叠体的存在，还观 察到D带、及与D带和G带重叠的宽峰。这表明，保护层24包括单一石墨烯层或石墨烯层 叠体，并且单一石墨烯层或石墨烯层叠体与形成垂直磁性层23的多晶体晶粒的（0002)晶 面平行结合。