專利名稱：垂直磁性記錄介質、其制造方法及磁性讀取/寫入裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在硬盤驅動器中使用的微粒彌散型磁性存儲介質及其制造方法，以及一種適合于在磁性讀取/寫入裝置中使用的技術。
本申請要求2003年10月6日提交的日本專利申請No.2003-347192以及2003年10月10日提交的美國臨時申請No.60/503,996的權益，在此將其內容引入作為參考。
背景技術：
能夠讀取和寫入信息的磁性存儲設備(HDD)已經在計算機中普遍使用。近年來，此種硬盤驅動器的優點已經將其應用擴展到各個領域，比如家庭VCR、音頻設備或車載導航系統，該硬盤驅動器的優點包括大存儲容量、相對低的價格、快速數據存取以及數據保持的高可靠性。隨著硬盤驅動器的應用多樣化，增加密度的需求變得更加強烈，并且近來已經加強了開發較高密度硬盤驅動器的努力。
目前，通常安裝在商用的磁性讀取/寫入裝置上的磁性記錄介質是平面(in-plane)磁性記錄介質。在這種技術中，磁性膜中的易磁化軸平行于襯底。如同這里使用的，術語“易磁化軸”表示這樣的軸，容易沿著該軸方向形成磁化，在Co合金的情況下，術語“易磁化軸”表示具有hcp結構的Co的c軸。在平面磁性記錄介質中，當記錄密度增加時，磁性膜的每個位的體積變得很小，并且由此存在一種可能性，即由于熱起伏(thermalfluctuation)效應，讀取/寫入性能將惡化。另外，當所述記錄密度增加時，由于在記錄位之間的邊界區域上的去磁化場的影響，存在介質噪聲增加的趨勢。
與之相反，由于在記錄位之間的邊界區域上的去磁化場的影響小，即使記錄密度已經增加，在專業上被稱為“垂直磁性記錄介質”的介質是靜磁穩定的，在所述“垂直磁性記錄介質”中，磁性膜中的易磁化軸基本上垂直于襯底。因此，這種垂直磁性記錄介質已經作為平面磁性記錄技術的替代技術成為近年來關注的焦點。通常，垂直磁性記錄介質包括襯底，用于確定磁性記錄層的取向的取向控制底層(underlayer)，由硬磁性材料制成的磁性記錄層，以及保護該磁性記錄層的表面的保護層。此外，在所述襯底和所述底層之間，提供軟磁性襯背(backing)層，該軟磁性襯背層負責收集從所述記錄磁頭產生的磁通量。
即使在垂直磁性記錄介質中，需要減少噪聲同時保持熱穩定性以便獲得較高的記錄密度。減少噪聲的通用方法是減少磁性晶體微粒的大小。例如，在目前廣為使用的CoCr基的磁性層中，通過加入Ta或B，或者通過將微粒加熱到合適的溫度來使非磁性Cr隔離在顆粒邊界，從而減小磁性微粒的大小。然而，由于所述磁性微粒必須通過Cr的隔離來達到滿意的大小，并且磁性晶體微粒在空間上沒有充分隔離，微粒之間的磁相互作用不能滿意地減小。隨后，這導致另一個問題，即不能夠充分地減小記錄位之間的轉換噪聲。
用于減小這種磁相互作用的一種技術是將SiOx添加到記錄層，以便形成具有粒狀結構的磁性記錄層，在該粒狀結構中，磁性晶體微粒由添加劑包圍(例如，參見日本公開專利申請No.2002-83411)。
在日本公開專利申請No.H09-204651中公開了另一種技術，即將至少一種堿土金屬的氧化物添加到磁性薄膜中。
然而，由于膜中的SiOx的擴散速率低，在磁性晶體微粒的邊界上不能隔離足量的SiOx。結果是，未被沉淀的一部分SiOx可能形成具有所述磁性晶體微粒的過飽和固溶體，這將降低磁性晶體微粒的結晶性和取向，從而導致讀取/寫入性能的信噪比(SNR)降低。
發明內容
本發明是針對上述背景考慮的。本發明的一個目的是提供一種垂直磁性記錄介質以及使用此種磁性記錄介質的磁性記錄器，該垂直磁性記錄介質的磁性晶體微粒具有較小的直徑，該垂直磁性記錄介質呈現很好的SNR性能，并且在不具有惡化磁性晶體微粒的結晶性和取向的情況下實現高密度記錄。
本發明的第一方面旨在一種垂直磁性記錄介質，該垂直磁性記錄介質包括襯底；在所述襯底上形成的至少一個底層；以及在所述至少一個底層上形成的垂直磁性記錄層，該垂直磁性記錄層的易磁化軸垂直于所述襯底，該垂直磁性記錄層包括磁性晶體微粒和包圍該磁性晶體微粒的顆粒邊界，其中所述顆粒邊界包含硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素，以及垂直磁性記錄層中的Si、Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于20mol％。
在上述垂直磁性記錄介質中，垂直磁性記錄層中的顆粒邊界上包含的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于30mol％。
在制造上述垂直磁性記錄介質的方法中，所述磁性晶體微粒可包含作為主要成分的Co，并且還可以包含Pt和Cr。
在上述垂直磁性記錄介質中，所述至少一個底層中的至少一個包含從由Ru、Ti、Rh、Pt、Pd和Ir組成的組中選擇的至少一個元素作為主要成分。
在上述垂直磁性記錄介質中，所述至少一個底層中的至少一個可以由包含從由Ru、Ti、Rh、Pt、Pd和Ir組成的組中選擇的至少一個元素作為主要成分的非磁性晶體以及包圍該非磁性晶體微粒的顆粒邊界構成，以及所述顆粒邊界可以包含從由Si、Cr和Ti組成的組中選擇的至少一個元素的氧化物。
在上述垂直磁性記錄介質中，所述至少一個底層中的顆粒邊界包括硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素。
在上述垂直磁性記錄介質中，所述底層中的Si、Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于20mol％。
在上述垂直磁性記錄介質中，在所述至少一個底層中的顆粒邊界的至少一個上包含的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于30mol％。
本發明的第二方面旨在一種用于制造垂直磁性記錄介質的方法，該方法包括步驟在襯底上形成底層；通過蒸發包含硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素的材料，在底層上形成垂直磁性記錄層，所述垂直磁性記錄層包括磁性晶體微粒，以及包圍該磁性晶體微粒的顆粒邊界。
在上述用于制造垂直磁性記錄介質的方法中，所述顆粒邊界可以包括硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素。
在上述用于制造垂直磁性記錄介質的方法中，所述垂直磁性記錄層中的Si、Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例可以不小于1mol％，且不大于20mol％。
在上述用于制造垂直磁性記錄介質的方法中，在該垂直磁性記錄介質層中的顆粒邊界中包含的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例可以不小于1mol％，且不大于30mol％。
在上述用于制造垂直磁性記錄介質的方法中，所述磁性晶體微粒可以包含作為主要成分的Co，并且還可包含Pt和Cr。
在上述用于制造垂直磁性記錄介質的方法中，所述至少一個底層中的至少一個包含從由Ru、Ti、Rh、Pt、Pd和Ir組成的組中選擇的至少一個元素，作為主要成分。
在上述用于制造垂直磁性記錄介質的方法中，所述至少一個底層中的至少一個可以由包含從由Ru、Ti、Rh、Pt、Pd和Ir組成的組中選擇的至少一個元素作為主要成分的非磁性晶體微粒以及包圍該非磁性晶體微粒的顆粒邊界構成，以及所述顆粒邊界可以包含從由Si、Cr和Ti組成的組中選擇的至少一個元素的氧化物。
在上述用于制造垂直磁性記錄介質的方法中，從由Si、Cr和Ti組成的組中選擇的至少一個元素的氧化物的比例可以不小于1mol％和不大于20mol％。
在上述用于制造垂直磁性記錄介質的方法中，所述至少一個底層中的顆粒邊界包括硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選擇的至少一個元素。
在上述用于制造垂直磁性記錄介質的方法中，在所述至少一個底層中的顆粒邊界的至少一個上包含的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于30mol％。
本發明的第三方面旨在一種磁性讀取/寫入裝置，該磁性讀取/寫入裝置包括上述垂直磁性記錄介質和讀取/寫入磁頭。
在上述的磁性讀取/寫入裝置中，所述讀取/寫入磁頭可以是單磁極(pole)記錄磁頭。
本發明的第一方面提供了一種垂直磁性記錄介質，包括襯底；在該襯底上形成的底層；在該底層上形成的垂直磁性記錄層；該垂直磁性記錄層的易磁化軸垂直于所述襯底，該垂直磁性記錄層包括磁性晶體微粒和包圍該磁性晶體微粒的顆粒邊界，其中所述顆粒邊界包含硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素。
本發明的第二方面提供了一種用于制造垂直磁性記錄介質的方法，包括步驟提供在其上方形成底層的襯底；通過蒸發包含硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素的材料，在該底層上形成垂直磁性記錄層，所述垂直磁性記錄層包括磁性晶體微粒，以及包圍該磁性晶體微粒的顆粒邊界。
本發明的第三方面提供了一種磁性讀取/寫入裝置，該磁性讀取/寫入裝置包括上述垂直磁性記錄介質和讀取/寫入磁頭。
根據本發明的垂直磁性記錄介質具有多層結構，在該多層結構中，底層和垂直磁性記錄層形成在襯底上，所述垂直磁性記錄層的易磁化軸垂直于所述襯底。所述垂直磁性記錄層包含磁性晶體微粒和包圍該磁性晶體微粒的顆粒邊界。所述顆粒邊界包括硅氧化物，并且可以包括從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素。
在本發明中，作為用于將所述磁性晶體微粒分解為微小的微粒的添加劑(待添加的材料)，使用一種復合氧化物，在該復合氧化物中，至少包括兩種預定成分元素，使得所述復合氧化物的熔點或玻璃轉化溫度(glasstransition temperature)變得低于SiOx的熔點。
與具有比該復合氧化物更高的熔點或玻璃轉化溫度的材料相比，此種復合氧化物可以在低于該熔點或玻璃轉化溫度的溫度下降低其體積模量或其粘性。特別地，此種復合氧化物可以降低體擴散期間擴散的激活能量，并且可以大大地增加擴散速率。因此，如果此種復合氧化物經歷了蒸發以和磁性晶體微粒的材料同時形成顆粒邊界，那么該復合氧化物快速擴散并且充分地沉淀在磁性晶體微粒的邊界上，而不會在磁性晶體微粒內具有剩余氧化物。因此，根據本發明，通過將包含上述預定成分元素的復合氧化物用作添加劑(待增加的材料)來將所述磁性晶體微粒分解為微小微粒，可以形成微小粒狀結構，而不會存在具有磁性晶體微粒的過飽和固溶體。
硅氧化物的優選添加劑包括Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba。當添加到硅石玻璃時，這些元素可以降低石硅玻璃的玻璃轉化溫度。更為優選的元素是Li、Na、K和Ca。這些元素對于降低SiOx的玻璃轉化溫度尤其具有強影響。
優選地，在垂直磁性層中的添加劑的物質的量的比例在1mol％和20mol％之間。這是因為，如果所述量小于1mol％，則往往不能觀察到顯著地改善讀取/寫入性能的SNR的效果；而如果所述量大于20mol％，則所述讀取/寫入性能的讀取輸出往往降低。
所述復合氧化物中的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例優選在1mol％和30mol％之間。如果所述量小于1mol％，則往往不能觀察到顯著地改善讀取/寫入性能的SNR的效果；如果所述量大于30mol％，則不是所有的元素能夠和SiO2形成固溶體，并且所述剩余元素往往與磁性微粒粘合，對所述垂直磁性記錄層的磁性特性產生不好的影響。
作為磁性晶體微粒的材料，優選使用包含作為主要成分的Co，并進一步包含Pt和Cr的合金。由于這些合金具有高的晶體各向異性能以及對熱起伏的高抵抗性，這些合金是優選的。如果必要，比如Ta、Cu或B的元素可以添加到上述合金系統中，以便改善磁性特性。
更為優選的磁性晶體微粒的材料是合金，比如CoCrPt、CoCrPtB、CoCrPtTa、CoCrPtNd或CoCrPtCu。
在本發明中，術語“主要成分”指的是具有最大物質量的元素。
如果必要，所述垂直磁性記錄層可以具有包括兩個或更多個層的多層結構。如果垂直磁性記錄層具有多層結構，那么至少一個層應該是上述層。
對于垂直磁性記錄層的底層而言，可以使用例如Ru、Rh、Pt、Pd、Ti或Ir。由于呈現出與上述CoCrPt合金很好的晶格匹配，并且可以改善垂直磁性記錄層的晶格取向，所以這些元素是優選的。
如果必要，所述底層可以是堆疊在一起的兩個或更多個層。所述底層的堆疊結構的例子例如包括從該襯底向頂部堆疊的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。
所述垂直磁性記錄介質的讀取/寫入性能可以通過向上述底層添加氧化物以便形成粒狀結構來得到進一步改善。待添加的優選氧化物是Si、Cr或Ti的氧化物。如果復合氧化物(即，其中至少一個元素從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選擇的氧化物)被添加到硅氧化物中，則讀取/寫入性能可以進一步改善。
優選地，添加到底層中的氧化物的添加劑的量在1mol％和20mol％之間。如果所述量小于1mol％，則往往不能觀察到顯著地改善讀取/寫入性能的SNR的效果；如果所述量大于20mol％，則所述垂直磁性記錄層的取向惡化，所述讀取/寫入性能的SNR往往降低。
所述復合氧化物中的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例優選在不小于1mol％和不大于30mol％。如果所述量小于1mol％，則往往不能觀察到顯著地改善讀取/寫入性能的SNR的效果；如果所述量大于30mol％，則不是所有的元素能夠和SiO2形成固溶體，并且剩余元素往往與磁性微粒粘合，對所述垂直磁性記錄層的取向產生不好的影響。
具有粒狀結構的底層可以由兩個或更多個層構成，并且可以不與垂直磁性記錄層直接接觸。
可以在所述底層和襯底之間提供軟磁性層。
通過提供具有高磁導率的軟磁性層，限定了其中垂直磁性記錄層形成在軟磁性層上的結構，其被熟知為垂直雙層介質。在這種垂直雙層介質中，所述軟磁性層允許磁性記錄磁頭(例如，單極磁頭)的磁場水平穿過并且返回到該磁性磁頭。所述軟磁性層負責將強度大且足夠垂直的磁場施加于磁場的記錄層，以便改善讀取/寫入效率。
作為軟磁性層的材料，可使用CoZrNb、FeSiAl、FeTaC、CoTaC、NiFe、Fe、FeCoB、FeCoN或FeTaN。
此外，例如在所述軟磁性層和所述襯底之間可提供偏置施加(bias-imparting)層，比如平面硬磁性薄膜和反鐵磁膜。由于所述軟磁性層容易形成磁疇，并且從這些磁疇產生峰值噪聲。可以通過將磁場施加于所述偏置施加層的徑向方向的一個方向，從而將偏置磁場施加于在所述偏置施加層上形成的所述軟磁性層來防止產生磁疇壁(wall)。所述偏置施加層可具有疊層結構，使得各向異性被分布在小單元中且禁止產生磁疇。作為偏置施加層的材料，可使用CoCrPt、CoCrPtB、CoCrPtTa、CoCrPtTaNd、CoSm、CoPt、CoPtO、CoPtCrO、CoPt-SiO2、CoCrPt-SiO2或CoCrPtO-SiO2。
作為非磁性襯底，可以使用玻璃襯底、鋁基合金襯底、在其表面具有氧化物膜的單晶硅襯底、陶瓷或塑料。此外，如果利用例如NiP合金鍍膜上述非磁性襯底，則可以實現類似效果。
保護層可以設置在磁性記錄層上。作為保護層的材料，例如可以使用碳、類金剛石碳紙(diamond-like carbon paper，DLC)、SiNx、SiOx或CNx。
對于制造本發明的垂直磁性記錄介質，可以使用利用復合靶的單靶濺射技術或使用各種材料的靶的多靶同時濺射技術。
圖1是根據本發明的垂直磁性記錄介質的第一實施例的截面圖；圖2是根據本發明的垂直磁性記錄介質的第二實施例的截面圖；圖3是根據本發明的磁性記錄裝置的一個實例的部分剖開圖；圖4是示出實例1的添加劑量和SNRm之間的關系的圖表；圖5是示出實例1的添加劑中的Li2O的量與SNRm之間的關系的圖表；圖6是示出實例2的添加劑量和SNRm之間的關系的圖表；圖7是示出實例3的添加劑量和SNRm之間的關系的圖表；和圖8是示出實例3的添加劑中的Li2O的量與SNRm之間的關系的圖表。
發明詳述參照
本發明的第一實施例。
圖1是例示根據本實施例的垂直磁性記錄介質的實例的截面圖，并且在這個圖形中，參考數字10表示垂直磁性記錄介質。
本實施例的垂直磁性記錄介質10包括多層結構，在該多層結構中，在襯底上堆疊底層和垂直磁性記錄層，其中該垂直磁性記錄層的易磁化軸垂直于所述襯底。更為具體地，如圖1所示，按照軟磁性層12、第二底層13、第一底層14、垂直磁性記錄層(垂直磁性層)15和保護層16的順序在襯底11上堆棧這些層。
在這個實施例中，垂直磁性記錄層15包括磁性晶體微粒和包圍所述磁性晶體微粒的顆粒邊界，并且這些顆粒邊界包括硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選擇的至少一個元素。
由于磁性晶體微粒被分解為微小微粒，所述顆粒邊界包含含有如上所述的一個元素的復合氧化物，并且所述氧化物具有低于SiOx的熔點的熔點或玻璃轉化溫度。由此，形成微小粒狀結構，而不形成具有磁性晶體微粒的過飽和固溶體。
硅氧化物的優選添加劑包括Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba。已經公知的是，在添加到硅石玻璃中時，這些元素可以降低硅石玻璃的玻璃轉化溫度。更為優選的添加劑是Li、Na、K和Ca。由于這些元素對于降低SiOx的玻璃轉化溫度尤其具有強的影響，所以它們可以大大地改善所述垂直磁性記錄介質的讀取/寫入性能。
優選地，垂直磁性層15中的添加劑的物質的量的比例在1mol％和20mol％之間。這是因為，如果所述量小于1mol％，則往往不能觀察到顯著地改善讀取/寫入性能的SNR的效果；而如果所述量大于20mol％，則所述讀取/寫入性能的讀取輸出趨于降低。
優選地，所述垂直磁性層15的所述復合氧化物中的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例優選在1mol％和30mol％之間。如果所述量小于1mol％，則往往不能觀察到顯著地改善讀取/寫入性能的SNR的效果；如果所述量大于30mol％，則不是所有的元素能夠和SiO2形成固溶體，并且剩余元素往往與磁性微粒粘合，對磁性特性產生不好的影響。
垂直磁性層15中的磁性晶體微粒的優選材料為包含作為主要成分的Co以及Pt和Cr的合金。更為優選地，使用CoCrPt、CoCrPtB、CoCrPtTa、CoCrPtNd或CoCrPtCu等。這些合金具有高的晶體各向異性能以及對熱起伏的高抵抗性。另外，添加比如Ta、Cu或B的添加劑元素可以改善合金系統的磁性特性。
所述垂直磁性記錄層15可以具有包括兩個或更多個層的多層結構。如果垂直磁性記錄層15具有多層結構，那么至少一個層應該是上述層。
作為具有粒狀結構的底層13和/或14的材料，例如可以使用Ru、Rh、Pt、Pd、Ti或Ir。由于呈現出與上述CoCrPt合金很好的晶格匹配，并且可以改善垂直磁性記錄層15的晶格取向，所以這些元素是優選的。
所述底層13和14的堆疊結構的例子例如包括從襯底向頂部堆疊的NiTa/Ru、NiTa/Rh、NiTa/Pt、NiTa/Pd、NiTa/Ti、NiNb/Ru、NiNb/Rh、NiNb/Pt、NiNb/Pd、NiNb/Ir、NiNb/Ti等。
此外，底層14可不被設置成與垂直磁性記錄層15直接接觸。
所述垂直磁性記錄介質的讀取/寫入性能可以通過向上述底層13和/或14添加氧化物以便形成粒狀結構來得到進一步改善。待添加的優選氧化物是Si、Cr或Ti的氧化物。如果復合氧化物(即，該氧化物中至少一個元素從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選擇)被添加到硅氧化物中，則讀取/寫入性能可以進一步改善。
添加到底層13和/或14的添加劑的量優選在1mol％和20mol％之間。如果所述量小于1mol％，則往往不能觀察到顯著地改善讀取/寫入性能的SNR的效果；如果所述量大于20mol％，則所述垂直磁性記錄層15的取向將惡化，所述讀取/寫入性能的SNR趨于降低。
優選地，所述底層13和/或14的復合氧化物中的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％且不大于30mol％。如果所述量小于1mol％，則往往不能觀察到顯著地改善讀取/寫入性能的SNR的效果；如果所述量大于30mol％，則不是所有的元素能夠和SiO2形成固溶體，并且剩余元素往往與磁性微粒粘合，對所述垂直磁性記錄層15的取向產生不好的影響。
軟磁性層12具有高磁導率且被提供在所述底層13和襯底11之間，其形成所謂的“垂直雙層介質”，其中所述垂直磁性記錄層15提供在軟磁性層12的上方。在這種垂直雙層介質中，所述軟磁性層12允許磁性記錄磁頭(例如單極磁頭)的磁場水平穿過并且返回到該磁性磁頭。所述軟磁性層12負責將強度大且足夠垂直的磁場應用于磁場的記錄層(垂直磁性層15)，以便改善讀取/寫入效率。
作為軟磁性層12的材料，使用CoZrNb、FeSiAl、FeTaC、CoTaC、NiFe、Fe、FeCoB、FeCoN或FeTaN。
此外，例如在所述軟磁性層12和所述襯底11之間可提供偏置施加(bias-imparting)層，比如平面硬磁性薄膜和反鐵磁性膜。由于所述軟磁性層12容易形成磁疇，并且從這些磁疇產生峰值噪聲。可以通過將磁場施加于所述偏置施加層的徑向方向的一個方向，從而將偏置磁場施加于在所述偏置施加層上形成的所述軟磁性層12來防止產生磁疇壁(wall)。所述偏置施加層可具有堆疊結構，使得各向異性被分布在小單元中且抑制產生磁疇。作為偏置施加層的材料，可使用CoCrPt、CoCrPtB、CoCrPtTa、CoCrPtTaNd、CoSm、CoPt、CoPtO、CoPtCrO、CoPt-SiO2、CoCrPt-SiO2或CoCrPtO-SiO2。
作為非磁性襯底11，可以使用玻璃襯底、鋁基合金襯底、在其表面具有氧化物膜的單晶硅襯底、陶瓷或塑料。此外，如果利用NiP合金鍍膜上述非磁性襯底，則可以實現類似效果。
保護層16提供在磁性記錄層15上。作為保護層16的材料，例如可以使用碳、類金剛石碳紙(DLC)、SiNx、SiOx或CNx。
在制造本實施例的垂直磁性記錄介質10時，可以使用諸如濺射的真空淀積來堆疊每個層。在各種濺射技術中，尤其可以使用利用復合靶的單靶濺射技術或使用各個材料的靶的多靶同時濺射技術。
由于所述垂直磁性記錄介質10具有上述結構，可以提供一種垂直磁性記錄介質，其中該垂直磁性記錄介質的讀取/寫入性能得到改善，磁性晶體微粒的直徑減小，并且在沒有惡化磁性晶體微粒的結晶性和取向的情況下可以實現很好的SNR性能；并可提供使用該垂直磁性記錄介質的磁性讀取/寫入裝置。
具體而言，所述垂直磁性層15具有高晶體各向異性能和對熱起伏的高抵抗性，由此可以改善磁性特性。
上述的日本公開專利申請No.H09-204651公開了將至少一種堿土金屬的氧化物添加到磁性薄膜，并且在堿土金屬氧化物中可選地具有SiO。然而，不像本發明，JP 09-204651沒有給出SiO與堿土金屬氧化物的組成比例或磁性膜中的氧化物的成分，因此不能僅僅利用JP H09-204651的教導來獲得顯著地改善SNR的效果。
將會參照附圖來說明根據本發明的垂直磁性記錄介質的第二實施例。
圖2是說明這個實施例的垂直磁性記錄介質20的實例的截面圖。
如圖2所示，除了所述底層是由三層構成之外，這個實施例類似于上述第一實施例。類似的參考數字指示對應的元件，并且將省略類似元件的描述。
在這個實施例中，底層13、13A和14是由具有粒狀結構的三層堆疊而成。底層13、13A和14的堆疊結構的例子可以包括從襯底向頂部堆疊的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。
此外，底層14可不被設置成與垂直磁性記錄層15直接接觸。
除了與第一實施例的垂直磁性記錄介質相同的有利效果之外，由于底層由三層構成，這個實施例中的垂直磁性記錄介質20呈現更好的SNR。
圖3是根據本發明的磁性記錄裝置的一個實例的部分剖開圖。
如圖3所示，本發明的垂直磁性記錄裝置包括其頂部開口的盒狀外殼61，以及頂蓋(未示出)，利用多個螺釘將該頂蓋固定到所述外殼上使得所述外殼的頂部開口閉合。
在外殼61內，安置使用上述垂直磁性記錄介質10的磁性存儲介質62、作為驅動裝置來支持和旋轉磁性存儲介質62的主軸馬達63、寫入或讀取磁性存儲介質62上的磁性信號的磁性磁頭64、具有在一端含有磁性磁頭的懸架且相對于磁性存儲介質62可移動地支持磁性磁頭64的磁頭激勵器65、可旋轉地支持所述磁頭激勵器65的旋轉軸66、經由旋轉軸66旋轉和定位激勵器65的語音線圈馬達67、以及磁頭放大器電路68。
如同這個實例中所示，根據本發明的各個實施例的垂直磁性記錄介質10可用于垂直磁性記錄裝置60的磁性存儲介質62中。
如上所述，根據這個實施例的垂直磁性讀取/寫入裝置，可以通過使用其磁性晶體微粒具有較小直徑且在不惡化磁性晶體微粒的結晶性和取向的情況下顯示很好SNR性能的垂直磁性記錄介質10，來獲得能夠實現高密度記錄的磁性讀取/寫入裝置。
接著，使用實例來更加詳細地說明本發明。
<實例1>.
對于實例1，制造具有圖1中示出的結構的垂直磁性記錄介質。首先，提供硬盤形狀的直徑為2.5英寸的非磁性玻璃襯底。
在將用于濺射設備的腔從大氣壓排空到2×10-5Pa或更低后，使用Co84Zr6Nb10靶來淀積200nm厚的Co84Zr6Nb10軟磁性層作為軟磁性層，并且隨后在0.67Pa的氬氣氛下，使用Ta靶來淀積8nm厚的Ta層作為第二底層。然后，在3Pa的氬氣氛中，使用Ru靶來淀積15nm厚的Ru層作為第一底層。
接著，使用復合靶(Co-10at％Cr-14at％Pt，SiO2和Li2O)作為磁性晶體微粒材料的材料來形成15nm厚的磁性記錄層。在0.67Pa的氬氣氛中，將碳淀積到7nm厚作為保護層。在形成所述層后，利用浸漬法在保護層的表面上施加1.3nm( )厚的全氟聚醚(perfluoro polyether，PFPE)潤滑劑，以獲得每個磁性記錄介質。每個靶的輸入功率為1000W。在所述磁性記錄層中，(CoCrPt合金)∶(SiO2+Li2O的氧化物)的摩爾比被設為(1-x)∶x；而氧化物中SiO2∶Li2O的摩爾比被設為(1-y)∶y，“x”和“y”分別在0到0.3和0到0.4的范圍內變化。
此外，使用Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO取代Li2O來制成各種磁性存儲介質。
在六輪富集后選擇陽性噬菌體。對五種篩選肽的噬菌體ELISA篩選的結果在表10中顯示。對Pl篩選了總共96種噬菌體；48種噬菌體用于篩選多肽P6-P9。在所用情況下，都鑒定了背景上的陽性噬菌體。
表10.經富集噬菌體對篩選多肽的反應性
和SNRm值之間的關系的圖形。這個圖形示出，由于SNRm得到改善，所以添加劑的量為1mol％到20mol％是優選的。當取代Li2O添加Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO時可觀察到類似的趨勢。
在圖5中示出了當添加劑的量x＝0.08時，SiO2∶Li2O的比例“y”和SNRm值之間的關系。這個圖形示出，由于SNRm得到改善，所以“y”為0.01到0.3是優選的。當取代Li2O添加Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO時可觀察到類似的趨勢。
表格2
使用其中加速電壓為400kV的透射電鏡(TEM)來觀測在添加劑SiO2+Li2O的量x＝0.08和y＝0.05時的記錄層中的微觀結構。在TEM下可以非常清楚地觀測到磁性晶體微粒和晶體顆粒邊界，這顯示出其中磁性晶體微粒由顆粒邊界包圍的粒狀結構。此外，使用能量色散X射線(EDX)分析來對顆粒邊界進行的元素分析確認在晶體顆粒邊界中存在Si和Li。
接著，除了分別利用Ta、Ni-40at％Ta或Ni-30at％Nb替代第二底層和利用Ru、Rh、Pt、Pd、Ir或Ti替代第一底層，按照類似上述實例的方式制造其中含有SiO2+Li2O具有在表格2中列出的結構的磁性存儲介質，并且進行評估。
在表格2中列出了其中添加劑的量x＝0.08和y＝0.05的SNRm值。
表格2表明，由于提供很好的SNRm值，所以每個底層是優選的。當取代Li2O添加Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO中的每個時可觀察到類似的趨勢。
接著，除了第三底層提供在第二底層和軟磁性層之間，按照類似上述實例的方式制造具有在下述表格3中列出的結構的磁性存儲介質作為圖2中的垂直磁性記錄介質20，并且進行評估。
在下面的表格3中列出了其中添加劑的量為x＝0.08和y＝0.05的SNRm值。
表格3
表格3表明，由于提供很好的SNRm值，所以每個底層是優選的。當取代Li2O添加Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO中的每個時可觀察到類似的趨勢。
<實例2>
對于實例2，提供硬盤形狀的直徑為2.5英寸的非磁性玻璃襯底。
在將用于濺射設備的腔從大氣壓排空到2×10-5Pa或更低后，使用Co84Zr6Nb10靶來淀積200nm厚的Co84Zr6Nb10軟磁性層作為軟磁性層，并且隨后在0.67Pa的氬氣氛中，使用Ta靶來淀積8nm厚的Ta層作為第二底層。然后，在3Pa的氬氣氛中，使用Ru靶來淀積15nm厚的Ru層作為第一底層。
接著，將復合靶(Co-10at％Cr-14at％Pt，SiO2和Li2O)用作磁性晶<p>
表T.12，ScrollID前綴(8比特，掩碼集合中的固定代碼)7.5.4.2 SCROLLMFG匹配讀取器發送的數據的標簽通過發送回八(8)比特前同步以及以下永不允許編程的數據來作出回復。
表T.13SCROLLMFG回復7.5.4.3 PingIDA和PingIDB這些命令被用作下文中詳細描述的多標簽抗沖突算法的一部分。PingIDA和PingIDB的唯一差異在于處于狀態A中的標簽不會對PingIDB作出響應，處于狀態B中的標簽不會對PingIDA作出響應。匹配讀取器所發送的數據的標簽以八(8)比特標簽地址來作出響應，所述標簽地址開始于某種程度上由讀取器所提供的兩個參數間接限定的點，并從該處向著整個標簽地址的MSB方向前進。每個標簽響應被放置在由發送自讀取器<p>Mod調制載波的幅度變化量。
Ripple 預計調制的邊沿處的調制過沖和下沖中的峰到峰變化量。
Dmod調制深度相對于預計值的峰到峰變化量。
T0Tol主時鐘間隔容限，讀取器信令的基本精度。
TCW 緊鄰命令之前的最小CW時間。
TCoastEOF和下一命令之間的最大持續時間，以確保標簽時鐘充分精確以對下一命令進行解碼。
對于所有讀取器調制序列，預期到在事務長度上的1％內讀取器時鐘必須穩定。
所有其他“基本時鐘周期”定時都與調制時鐘頻率T0成比例。
6.4.1調制參數調制參數在表1中示出。除非另有注釋，否則所有時間和頻率都按T0換算。
表格6
當將Cr2O3、TiO2或TiO用作第一底層的添加劑時可觀察到類似的趨勢。
接著，按照類似上述實例的方式(除了第三底層提供在第二底層和軟磁性層之間)制造并評估具有在表格6中列出的結構的磁性存儲介質。在表格6中列出了添加劑的量a＝0.05的SNRm值。
這個表格表明，由于提供很好的SNRm值，所以每個底層是優選的。
當將Cr2O3、TiO2或TiO用作第一底層的添加劑時可觀察到類似的趨勢。
此外，當在磁性記錄層中使用Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO取代Li2O可以類似觀測到利用上述的第一底層的添加劑獲得的改善SNRm的效果。
<實例3>
對于實例3，提供2.5英寸硬盤形狀的非磁性玻璃襯底。
在將用于濺射設備的腔從大氣壓排空到2×10-5Pa或更低后，使用Co84Zr6Nb10靶來淀積200nm厚的Co84Zr6Nb10軟磁性層作為軟磁性層，并且隨后在0.67Pa的氬氣氛中，使用Ta靶子來淀積8nm厚的Ta層作為第二底層。然后，在3Pa的氬氣氛中，使用包括Ru、SiO2和Li2O的復合物靶來淀積15nm厚的Ru-SiO2-Li2O層作為第一底層。
接著，將復合靶(包含Co-10at％Cr-14at％Pt，SiO2和Li2O)用作磁性晶體微粒材料來形成15nm厚的磁性記錄層。在0.67Pa的氬氣氛中，將碳淀積到7nm厚作為保護層。在形成所述層后，利用浸漬法在保護層的表面上施加1.3nm( )厚的全氟聚醚(PFPE)潤滑劑，以獲得每個磁性記錄介質。每個靶的輸入功率是1000W。在磁性記錄層中，Ru∶(氧化物SiO2+Li2O)的摩爾比被設為(1-a)∶a；而氧化物中的SiO2∶Li2O的摩爾比被設為(1-b)∶b。“a”和“b”分別在0到0.3和0到0.4的范圍內變化。磁性記錄層的成分按照實例1的方式變化。
此外，在磁性記錄層中使用Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO取代Li2O以及在第一底層中使用Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO取代Li2O來制成各種垂直磁性記錄介質。
利用與實例1相同的方法來評估最終介質的讀取/寫入性能。在下面的表格7中列出了在x＝0.08、y＝0.05、a＝0.05和b＝0.05的情況中SNRm值和dPW50。
表格7
這個表格表明，與僅僅由Ru-SiO2制成的第一底層相比，由于可以改善SNRm，所以在添加SiO2之外，還添加Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO是優選的。
在圖7中示出了當SiO2+Li2O(b＝0.05)被添加到第一底層時，添加劑量“a”和SNRm值之間的關系。這個圖形表明，由于SNRm得到改善，所以添加劑的量“a”優選為0.01到0.2。當取代Li2O添加Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO時可觀察到類似的趨勢。
在圖8中示出了當SiO2+Li2O(a＝0.05)被添加到第一底層時所述氧化物的摩爾比“b”和SNRm值之間的關系。這個圖形表明，由于SNRm得到改善，所以氧化物中的“b”優選為0.01到0.3。當取代Li2O添加Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO時可觀察到類似的趨勢。
接著，按照類似上述實例的方式(除了分別利用Ta、Ni-40at％Ta或Ni-30at％Nb替代第二底層和利用Rh、Pt、Pd、Ir或Ti替代第一底層的Ru)，在將SiO2+Li2O添加到第一底層的情況中，制造并評估具有在下述表格8中列出的結構的磁性存儲介質。在表格8中列出了在添加劑量a＝0.05和b＝0.05時的SNRm值。
表格8
表格8表明，由于提供很好的SNRm值，所以每個底層是優選的。
表格9
當取代Li2O將Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO用作第一底層的添加劑添時可觀察到類似的趨勢。
此外，當在磁性記錄層中使用Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO取代Li2O可以類似觀測到利用上述的第一底層的添加劑獲得的改善SNRm的效果。
接著，并且按照類似上述實例的方式(除了第三底層提供在第二底層和軟磁性層之間)制造并評估含有SiO2+Li2O的具有在表格9中列出的結構的磁性存儲介質。在表格9中列出了在添加劑的量a＝0.05和b＝0.05時的SNRm值。
這個表格表明，由于提供很好的SNRm值，所以每個底層是優選的。
當將Cr2O3、TiO2或TiO用作第一底層的添加劑時可觀察到類似的趨勢。
此外，當在磁性記錄層中使用Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、CaO、SrO或BaO取代Li2O可以類似觀測到利用上述的通過第一底層的添加劑獲得的改善SNRm的效果。
根據本發明的垂直磁性記錄介質可以提供一種垂直磁性記錄介質，其中該垂直磁性記錄介質的讀取/寫入性能得到改善，磁性晶體微粒的直徑減小，并且在沒有惡化磁性晶體微粒的結晶性和取向的情況下可以實現很好的SNR性能；本發明還提供使用該垂直磁性記錄介質的磁性讀取/寫入裝置。
工業應用性作為本發明的應用，本發明的垂直磁性記錄介質可以應用于這樣一種磁性記錄器，該磁性記錄器具有0.25μm的窄磁性磁道寬度和0.15μm的磁道寬度，并且呈現出讀取信號的很好輸出和高磁道記錄密度。
權利要求
1.一種垂直磁性記錄介質，包括襯底；在所述襯底上形成的至少一個底層；以及在所述至少一個底層上形成的垂直磁性記錄層，該垂直磁性記錄層的易磁化軸垂直于所述襯底，該垂直磁性記錄層包括磁性晶體微粒和包圍該磁性晶體微粒的顆粒邊界，其中所述顆粒邊界包含硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素，以及所述垂直磁性記錄層中的Si、Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于20mol％。
2.如權利要求1所述的垂直磁性記錄介質，其中，在所述垂直磁性記錄層中的所述顆粒邊界上包含的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于30mol％。
3.如權利要求1所述的垂直磁性記錄介質，其中，所述磁性晶體微粒包含作為主要成分的Co，并且還包含Pt和Cr。
4.如權利要求1所述的垂直磁性記錄介質，其中，所述至少一個底層中的至少一個包含從由Ru、Ti、Rh、Pt、Pd和Ir組成的組中選擇的至少一個元素作為主要成分。
5.如權利要求1所述的垂直磁性記錄介質，其中，所述至少一個底層中的至少一個由非磁性晶體微粒以及包圍該非磁性晶體微粒的顆粒邊界構成，該非磁性晶體微粒包含從由Ru、Ti、Rh、Pt、Pd和Ir組成的組中選擇的至少一個元素作為主要成分，以及所述顆粒邊界包含從由Si、Cr和Ti組成的組中選擇的至少一個元素的氧化物。
6.如權利要求5所述的垂直磁性記錄介質，其中，所述至少一個底層中的至少一個中的所述顆粒邊界包含硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素。
7.如權利要求6所述的垂直磁性記錄介質，其中，在所述至少一個底層中的Si、Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于20mol％。
8.如權利要求6所述的垂直磁性記錄介質，其中，在所述至少一個底層中的所述顆粒邊界上包含的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于30mol％。
9.一種用于制造垂直磁性記錄介質的方法，該方法包括步驟在襯底上形成至少一個底層；和通過蒸發包含硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素的材料，在所述至少一個底層上形成垂直磁性記錄層，所述垂直磁性記錄層包括磁性晶體微粒以及包圍所述磁性晶體微粒的顆粒邊界。
10.如權利要求9所述的制造垂直磁性記錄介質的方法，其中，所述垂直磁性記錄層中的所述顆粒邊界包含硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素。
11.如權利要求9所述的制造垂直磁性記錄介質的方法，其中，在所述垂直磁性記錄層中的Si、Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于20mol％。
12.如權利要求9所述的制造垂直磁性記錄介質的方法，其中，在所述垂直磁性記錄層中的所述顆粒邊界上包含的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于30mol％。
13.如權利要求9所述的制造垂直磁性記錄介質的方法，其中，所述磁性晶體微粒包含作為主要成分的Co，并且還包含Pt和Cr。
14.如權利要求9所述的制造垂直磁性記錄介質的方法，其中，所述至少一個底層中的至少一個包含從由Ru、Ti、Rh、Pt、Pd和Ir組成的組中選擇的至少一個元素作為主要成分。
15.如權利要求9所述的制造垂直磁性記錄介質的方法，其中，所述至少一個底層中的至少一個由非磁性晶體微粒以及包圍該非磁性晶體微粒的顆粒邊界構成，所述非磁性晶體微粒包含從由Ru、Ti、Rh、Pt、Pd和Ir組成的組中選擇的至少一個元素作為主要成分，以及所述顆粒邊界包含從由Si、Cr和Ti組成的組中選擇的至少一個元素的氧化物。
16.如權利要求15所述的制造垂直磁性記錄介質的方法，其中，在所述至少一個底層中的所述顆粒邊界上的從由Si、Cr和Ti組成的組中選擇的至少一個元素的所述氧化物的比例不小于1mol％且不大于20mol％。
17.如權利要求15所述的制造垂直磁性記錄介質的方法，其中，所述至少一個底層中的至少一個中的所述顆粒邊界包括硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選擇的至少一個元素。
18.如權利要求17所述的制造垂直磁性記錄介質的方法，其中，在所述至少一個底層中的所述顆粒邊界上包含的Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于30mol％。
19.一種磁性讀取/寫入裝置，包括如權利要求1所述的垂直磁性記錄介質和讀取/寫入磁頭。
20.如權利要求19所述的磁性讀取/寫入裝置，其中，所述讀取/寫入磁頭是單磁極記錄磁頭。
全文摘要
一種垂直磁性記錄介質，包括襯底；在所述襯底上方形成的至少一個底層；以及在所述至少一個底層上方形成的垂直磁性記錄層，該垂直磁性記錄層的容易磁化軸垂直于所述襯底，該垂直磁性記錄層包括磁性晶體微粒和包圍該磁性晶體微粒的顆粒邊界，其中所述顆粒邊界包含具有硅氧化物和從由Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba組成的組中選出的至少一個元素，以及垂直磁性記錄層中的Si、Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr和Ba的物質的總量的比例不小于1mol％，且不大于20mol％。
文檔編號G11B5/73GK1864205SQ20048002883
公開日2006年11月15日 申請日期2004年10月5日 優先權日2003年10月6日
發明者前田知幸, 及川壯一, 巖崎剛之, 中村太, 酒井浩志, 清水謙治, 坂脅彰 申請人:株式會社東芝, 昭和電工株式會社