磁记录介质.pdf

1、(10)申请公布号 CN 101964195 A(43)申请公布日 2011.02.02CN101964195A*CN101964195A*(21)申请号 201010234468.9(22)申请日 2010.07.202009-173141 2009.07.24 JPG11B 5/65(2006.01)(71)申请人株式会社日立制作所地址日本东京都申请人富士电机电子技术株式会社国立大学法人东北大学(72)发明人佐山淳一 根本广明 井手浩片冈弘康 高桥伸幸 岛津武仁北上修 冈本聪 青井基(74)专利代理机构北京银龙知识产权代理有限公司 11243代理人钟晶(54) 发明名称磁记录介质(57)

2、摘要本发明提供一种磁记录介质，所记录的磁信号的稳定性优异并且可进行基于热辅助磁记录方式的磁信号记录。将磁记录层(50)应用于磁记录介质(1)，所述磁记录层(50)包含Pt含量为44at以上55at以下并且Ni/(Co+Ni)的原子含量比为0.64以上0.8以下的Co-Ni-Pt合金的强磁性晶粒。就该磁记录介质(1)而言，构成磁记录层(50)的上述Co-Ni-Pt合金由于在常温下具有非常高的各向异性磁场，因此所记录的磁信号的稳定性极其优异。另外，就该磁记录介质(1)而言，构成磁记录层(50)的上述Co-Ni-Pt合金由于具有适当的温度范围的居里点，因此可通过热辅助磁记录方式来进行信号记录。(30

3、)优先权数据(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 3 页CN 101964196 A 1/1页21.磁记录介质，其通过一边局部加热记录介质一边施加外部磁场从而记录磁信号，所述磁记录介质的特征在于，用于记录磁信号的磁记录层包含Pt含量为44at以上55at以下并且Ni/(Co+Ni)的原子含量比为0.64以上0.8以下的Co-Ni-Pt合金的强磁性晶粒。2.权利要求1记载的磁记录介质，其特征在于，所述Co-Ni-Pt合金的居里点为200以上400以下。3.权利要求1或2记载的磁记录介质，其特征在于，所述Co-Ni-

4、Pt合金的各向异性磁场为50kOe以上。4.磁记录介质，其在基板上具有密接层、中间层、取向控制层、磁记录层，通过一边局部加热所述磁记录层一边施加外部磁场从而记录磁信号，所述磁记录介质的特征在于，所述磁记录层包含Pt含量为44at以上55at以下并且Ni/(Co+Ni)的原子含量比为0.64以上0.8以下的Co-Ni-Pt合金的强磁性晶粒。5.权利要求4记载的磁记录介质，其特征在于，所述Co-Ni-Pt合金的居里点为200以上400以下。6.权利要求4或5记载的磁记录介质，其特征在于，所述Co-Ni-Pt合金的各向异性磁场为50kOe以上。7.权利要求4记载的磁记录介质，其特征在于，所述基板为选

5、自玻璃、Al、Al2O3、MgO、S冲的1种材料，所述密接层为Ta或Ti或含有这些元素的合金，所述中间层和取向控制层为选自Cr、Ni、Pt、Ru中的1种元素或含有这些元素的合金。8.磁记录介质，其通过一边局部加热记录介质一边施加外部磁场从而记录磁信号，其特征在于，用于记录磁信号的磁记录层包含Co-Ni-Pt合金的强磁性晶粒，居里点为200以上400以下，各向异性磁场为50kOe以上。权 利 要 求 书CN 101964195 ACN 101964196 A 1/7页3磁记录介质技术领域0001 本发明涉及适合热辅助磁记录方式的磁记录介质，所述热辅助磁记录方式是通过一边局部加热记录介质一边施加外

6、部磁场从而记录磁信号的方式。背景技术0002 近年，以硬盘装置为代表的磁记录装置，不仅广泛搭载于个人计算机、服务器，而且也广泛搭载于民用机电制品，因此对其强烈要求大容量化。以往通过追求构成磁记录介质的磁记录层的强磁性晶粒的细微化，从而实现磁记录装置的大容量化，即，磁记录介质的高记录密度化。0003 然而，如果强磁性晶粒变为细微化，那么该强磁性晶粒所具有的磁各向异性能量相对于原子的热振动能量而言相对变小，便不能稳定地保持记录磁化。这就是称作磁化的热波动(heat fluctuation)的现象，是决定磁记录介质的记录密度的物理限度的主要原因。0004 为了抑制磁化的热波动，磁记录介质的磁记录层必

7、须由具有本质上高的磁各向异性能量的材料形成。例如，在超过1.5Tb/in2的面记录密度的磁记录介质中，需要将在常温下具有50kOe以上的各向异性磁场的材料应用于磁记录层。0005 磁记录介质的磁记录层的材料，主要地来说长期使用Co-Cr系合金的材料(例如，参照专利文献1)。然而，从Co-Cr系合金的磁各向异性的起源考虑，要发现Co-Cr系合金具有50kOe以上之高的各向异性磁场，这在原理上是不可能的。因此，为了应对磁记录介质对高记录密度化的要求，需要开发具有比Co-Cr系合金更高的各向异性磁场的材料。0006 为了解决此问题，提出了如Co-Pt合金(例如，参照专利文献2、专利文献3、非专利文献

8、1)那样的由过渡金属元素和贵金属元素形成的合金，即过渡金属元素(Co)与贵金属元素(Pt)的原子含量为大致相等的合金。就这些合金而言，由于发现具有50kOe以上之高的各向异性磁场，因此适于作为高记录密度的磁记录介质的磁记录层的材料。另外，专利文献2描述了在过渡金属元素(Co)与贵金属元素(Pt)的原子含量为大致相等并且在Ni的原子含量为0.1以上50以下的Co-Ni-Pt合金中，发现了高的各向异性磁场。进一步，非专利文献2报告了在过渡金属元素(Co以及Ni)与贵金属元素(Pt)的原子含量为大致相等的Co-Ni-Pt合金中发现了高的各向异性磁场。0007 另一方面，为使磁记录介质的磁化反转而必需

9、的磁场(反转磁场)的大小较强地受各向异性磁场的大小的支配，因此在具有上述那样高的各向异性磁场的磁记录介质的情况下，便发生在现有的磁头所能产生的最大磁场(例如，10kOe左右)的条件下不能进行记录的问题。0008 为了解决此问题，近年，热辅助磁记录方式受到人们的关注，其是通过在磁记录层上照射作为传播光的激光或近场光，在将仅局部性加热了的部分的反转磁场降低的状态下施加外部磁场，从而记录磁信号，并通过磁阻元件等再生所记录的磁信号的技术。由于在加热中使用光，该技术也被称作光辅助磁记录；或者，由于是磁与光的融合技术，因而也被称说 明 书CN 101964195 ACN 101964196 A 2/7页4

10、作混合记录等。以下，在本说明书中，使用热辅助磁记录这一用语。0009 在热辅助磁记录方式中，即使磁记录介质的常温时的各向异性磁场变大，磁记录介质在记录时也是局部性地被加热，局部性地各向异性磁场变小，反转磁场降低，因此便可在磁头所能产生的磁场的条件下进行磁信号的记录。因此，如果使用热辅助磁记录方式，那么在磁记录介质中可使用各向异性磁场高的材料，可应对磁记录介质的更高记录密度化的要求。0010 专利文献1：日本特开昭60-214417号公报0011 专利文献2：日本特开2002-216330号公报0012 专利文献3：日本特开2004-213869号公报0013 非专利文献0014 非专利文献1：

11、Sato H.，另外6人，“Fabrication of L11 type Co-Pt orderedalloy films by sputter deposition(通过溅射层积法制备L11型Co-Pt有序合金薄膜)”，J.Appl.Phys.，第103卷，07E114-107E114-3页，2008年0015 非专利文献2：Sato H.，另外5人，“Fabrication of L11 type(Co-Ni)-Pt orderedalloy films by sputter deposition(通过溅射层积法制备L11型(Co-Ni)-Pt有序合金薄膜)”，J.Appl.Phys.，

12、第105卷，07B726-107B726-3页，2009年发明内容0016 通过使用热辅助磁记录方式而在磁记录介质上记录磁信号的情况下，一般而言磁记录介质局部性地被升温至居里点(curie point)(强磁性体失去自发磁化，不显示强磁性行为的温度)附近。因此，对于适用热辅助磁记录方式的磁记录介质而言，居里点为极其重要的物性值，在磁记录层中需要使用具有适当居里点的材料。0017 例如，如果居里点过高，则有时由于升温至居里点附近的温度而导致磁记录介质受到损伤，进而磁记录装置的磁头中可搭载的加热手段有时原本不能加热到居里点附近的温度。此处，磁记录介质所受到的损伤，例如，可列举出，构成磁记录介质的基

13、板的变形、熔解，构成磁记录介质的各层的剥离、细微结构的不可逆变化，润滑层的蒸发等。通常如果考虑磁记录介质所受到的损伤变显著的温度，那么在适用热辅助磁记录方式的磁记录介质中，优选在磁记录层中使用居里点为大致400以下的材料。0018 另外，在热辅助磁记录方式中，在磁信号的记录时，在想要记录磁信号的磁记录层的局部区域所邻接的区域不管多少也好也会被加热，因此可引起已经记录了磁信号的邻接区域的磁信号会被重写(所谓的书写污迹(書滲)、由于邻接区域的磁信号的热波动现象增强而导致磁信号消失。另外，记录磁信号之后不久，即使在去掉来自磁头的磁场时候磁记录层也会在某种程度被加热，因此还是增强了热波动现象，可引起刚

14、记录的磁信号立即消失。如果居里点过低，那么即使在常温附近各向异性磁场、反转磁场也会显著地变化，因此它们的问题变得显著。为了解决这些问题，在常温附近，需要维持磁记录层的高的各向异性磁场、反转磁场，需要使居里点为某种程度高的温度。通常如果考虑磁信号的记录所需要的时间、磁记录层的比热、热容量等，那么在适用热辅助磁记录方式的磁记录介质中，优选在磁记录层中使用居里点为大致200以上的材料。由此可知，在适用热辅助磁记录方式的磁记录介质中，特别优选在磁记录层中使用居里点为大致200以上、400以下的材料。说 明 书CN 101964195 ACN 101964196 A 3/7页50019 作为Co与Pt的

15、原子含量为大致相等的Co-Pt合金的居里点，报告了大致600至700的值。因此，如果在磁记录层的材料中使用Co与Pt的原子含量为大致相等的Co-Pt合金，由于各向异性磁场高，因此虽然可制作所记录的磁信号的热稳定性优异的磁记录介质，但是在现有的磁头所能产生的磁场的条件下不能进行记录，另外，由于居里点高，因此也不可能进行基于热辅助磁记录方式的记录。0020 本发明鉴于以上的问题而开发，目的是提供一种磁记录介质，该磁记录介质通过将兼具有常温时的50kOe以上的各向异性磁场以及200以上、400以下的居里点的强磁性材料应用于磁记录层，从而具备所记录的磁信号的热稳定性以及基于热辅助磁记录方式的可记录性。

16、0021 本发明人为了实现上述目的，以前述Co-Pt合金为基础反复进行了深入研究，发现了：在Co和Ni的原子含量与Pt的原子含量为大致相等的Co-Ni-Pt合金中，可获得兼具有高的各向异性磁场以及对于热辅助磁记录介质的磁记录层而言为适当的居里点的强磁性材料；所述Co-Ni-Pt合金具有与Co与Pt的原子含量为大致相等的Co-Pt合金同样高的各向异性磁场。0022 此处，居里点一般而言是对组成敏感的物理量，Co-Ni-Pt合金的组成和居里点的关系一直以来不清楚。本发明人通过明确兼具有常温时的50kOe以上的各向异性磁场以及200以上400以下的居里点的Co-Ni-Pt合金的组成范围，得以发现了用

17、于制作出具备所记录的磁信号的热稳定性以及基于热辅助磁记录方式的可记录性的磁记录介质所必需的强磁性材料。0023 即，本发明通过如下的手段实现了解决上述课题。0024 (1)一种磁记录介质，其为通过一边局部加热记录介质一边施加外部磁场从而记录磁信号的磁记录介质，用于记录磁信号的磁记录层包含有Pt含量为44at以上55at以下并且Ni/(Co+Ni)的原子含量比为0.64以上0.8以下的Co-Ni-Pt合金的强磁性晶粒。0025 (2)前述(1)的磁记录介质中，前述Co-Ni-Pt合金的居里点为200以上400以下。0026 (3)前述(1)或(2)的磁记录介质中，前述Co-Ni-Pt合金的常温下

18、的各向异性磁场为50kOe以上。0027 就本发明的磁记录介质而言，构成磁记录层的Co-Ni-Pt合金在常温下具有非常高的各向异性磁场，因此所记录的磁信号的热稳定性极其优异。另外，就本发明的磁记录介质而言，构成磁记录层的Co-Ni-Pt合金具有适当的温度范围的居里点，因此可通过热辅助磁记录方式来进行记录。即，根据本发明，可制作出具备了所记录的磁信号的热稳定性以及采用热辅助磁记录方式的可记录性的高记录密度的磁记录介质。附图说明0028 图1：表示本发明的磁记录介质的层叠构成的一个实例的模式剖面图。0029 图2：表示实施例1的磁记录介质的温度和饱和磁化的关系的一个实例的图。0030 图3：表示实

19、施例1的磁记录介质的居里点和磁记录层的Ni/(Co+Ni)的原子含量比的关系的图。0031 图4：表示实施例1的磁记录介质的各向异性磁场和磁记录层的Ni/(Co+Ni)的原说 明 书CN 101964195 ACN 101964196 A 4/7页6子含量比的关系的图。0032 图5：表示实施例1的磁记录介质的各向异性磁场和磁记录层的Pt含量的关系的图。0033 附图标记0034 1磁记录介质，10基板，20密接层，30中间层，40取向控制层，50磁记录层，60保护层，70润滑层。具体实施方式0035 本实施方式中的磁记录介质1为磁盘状的磁记录介质，如图1所示，在基板10上依序堆积有密接层20

20、、中间层30、取向控制层40、磁记录层50。磁记录层50的顶面由保护层60覆盖，在保护层60的顶面涂布有润滑层70。并且，就本发明而言，不受限于该形态，可进一步将由其它的材料形成的软磁性衬里层、热吸收层等追加入磁记录介质1的任意的层间位置而堆积从而使用。0036 基板10的材料为玻璃。需要说明的是，作为基板的材料，只要为刚性高的非磁性材料即可，可使用例如Al、Al2O3、MgO、Si等。密接层20的材料为例如Ta、Ti或者含有这些元素的合金等，中间层30和取向控制层40的材料为例如Cr、Ni、Pt、Ru或者含有这些元素的合金等。0037 磁记录层50包含Pt含量为44at以上55at以下并且N

21、i/(Co+Ni)的原子含量比为0.64以上0.8以下的Co-Ni-Pt合金的强磁性晶粒。磁记录层50可仅由前述Co-Ni-Pt合金的强磁性晶粒构成，也可采用将例如SiO2、TiO2、Ta2O5、MgO等氧化物或C、B等非金属元素偏析于前述Co-Ni-Pt合金的强磁性晶粒的粒界而成的结构。0038 保护层60的材料为例如金刚石碳、氮化碳、氮化硅等。润滑层70的材料为例如全氟聚醚、氟代醇、氟代羧酸等。0039 以下，通过列举实施例来详细说明本发明的实施方式。需要说明的是，以下的实施例只不过是用于使发明容易理解的例示，除了特别预先说明的情况之外，并不限定本发明。0040 实施例10041 通过溅射

22、法，在由硼硅酸盐玻璃形成的基板10上依序堆积作为密接层20的Ta层5nm、作为中间层30的Pt层10nm、作为取向控制层40的Ru层20nm、作为磁记录层50的组成各种各样地变化的Co-Ni-Pt合金层10nm、作为保护层60的氮化碳层4nm，从而制作出磁记录层50的材料相互不同的多种磁记录介质。此处，就Co-Ni-Pt合金层的组成而言，将Pt含量固定为50at，将Co和Ni的原子含量比各种各样地变化。0042 通过使用附带有加热机构的振动试样磁力计，在常温至600的范围的各种的温度，测定了这些磁记录介质的饱和磁化。图2表示如此获得的饱和磁化和温度的关系的一个实例。饱和磁化和温度的关系通过布里

23、渊函数(brillouinfunction)来拟合，以饱和磁化变为零的温度而确定的这些磁记录介质的居里点示于图3。如图3所示，Co-Ni-Pt合金层的Ni/(Co+Ni)的原子含量比为0.64以上0.8以下的情况下，居里点为200以上400以下。0043 接着，这些磁记录介质的常温下的各向异性磁场，通过使用振动试样型磁力计和异常霍尔效应测定装置而测定，结果如图4所示，各向异性磁场伴随Ni/(Co+Ni)的原子含说 明 书CN 101964195 ACN 101964196 A 5/7页7量比增加而减弱，然而Ni/(Co+Ni)的原子含量比为0.8以下的情况下，各向异性磁场的值为50kOe以上。

24、另一方面，Ni/(Co+Ni)的原子含量比超过0.8时，各向异性磁场的值显著减少至不足50kOe。即，判明了：如果Ni/(Co+Ni)的原子含量比超过0.8，居里点不足200，那么常温下的各向异性磁场的值显著降低至不足50kOe。0044 接着，对于这些磁记录介质的Co-Ni-Pt合金层的组成而言，试着将Ni/(Co+Ni)的原子含量比固定于0.8，将Pt含量各种各样地变化。通过与上述相同的方法测定这些磁记录介质的常温下的各向异性磁场，结果如图5所示，Co-Ni-Pt合金层的Pt含量为大致50at的情况下，各向异性磁场的值变得极大；在Pt含量为44at以上55at以下的情况下，各向异性磁场的值

25、为50kOe以上。另一方面，当Pt含量不足44at时，各向异性磁场的值显著地减少至不足50kOe。同样地，当Pt含量超过55at时，各向异性磁场的值显著地减少至不足50kOe。0045 此处，如图4说明的那样，只要使Co-Ni-Pt合金层的Pt含量为固定，那么各向异性磁场伴随着Ni/(Co+Ni)的原子含量比的增加而单调地降低。因此，对于Pt含量为44at以上55at以下时的Co-Ni-Pt合金层而言，只要Ni/(Co+Ni)的原子含量比为0.8以下，那么便具有50kOe以上的各向异性磁场。0046 接着，对于这些磁记录介质的Co-Ni-Pt合金层的组成而言，试着在44at以上55at以下的范

26、围内将Pt含量各种各样地变化，且，在0.64以上0.8以下的范围将Ni/(Co+Ni)的原子含量比各种各样地变化。通过与上述相同的方法确定这些磁记录介质的居里点，结果可知这些磁记录介质的居里点全都为200以上400以下。0047 试验例10048 除了作为磁记录层的Co-Ni-Pt合金层的组成不同以外，通过与实施例1相同的方法制作出多种磁记录介质。作为这些磁记录介质的磁记录层的Co-Ni-Pt合金层的组成以及通过与实施例1相同的方法测定的居里点和各向异性磁场，示于表1。对这些磁记录介质进行了基于热辅助磁记录方式的磁信号的记录和再生。该记录再生试验中使用了静止记录再生实验装置。静止记录再生实验装

27、置为，在静止中的磁记录介质上移动磁头，在所希望的位置进行磁信号的记录和再生。在该磁头中，除了为产生磁场而通常具备的磁极、线圈之外，还具备光盘用的光碟读头(optical pickup)，可一边通过激光而使磁记录介质的局部区域升温一边施加磁场从而记录磁信号。另外，在该磁头中具备有隧道型磁阻元件，可再生磁记录介质中记录的磁信号。0049 对于表1所示的磁记录介质，通过调整激光的照射时间、磁头的移动速度、施加磁场的极性反转频率等，记录了间隙()长为100nm、磁道宽度为800nm的磁信号。此时，在记录时，按照将磁记录介质升温至居里点附近，根据居里点来分别设定激光的发光强度，所施加的记录磁场的大小设为

28、固定。通过再生如此记录下的磁信号从而获得的信噪比，示于表1。0050 表10051 说 明 书CN 101964195 ACN 101964196 A 6/7页80052 居里点为200以上400以下的表1(2)至(4)的磁记录介质，全都可进行磁信号的记录和再生，可获得良好的信噪比。另一方面，在居里点为200以下的表1(5)的磁记录介质中，虽然可进行磁信号的记录和再生，但是由于邻接间隙记录时的书写污迹、热波动现象的增强，因此其信噪比相比较于表1(2)至(4)的磁记录介质而言显著小。另外，在具有470的居里点的表1(1)的磁记录介质中，即使升温至居里点附近也不能进行磁信号的记录。降温至常温后，通

29、过使用原子力显微镜而观察表1(1)的磁记录介质的被激光照射部分的表面形态，结果发现，构成磁记录介质的各层从基板剥离了。即，判明了：就表1(1)的磁记录介质而言，由于居里点为过高，因此升温至居里点附近时受到损伤。0053 试验例20054 通过与试验例1相同的方法制作出多种磁记录介质。通过与试验例1相同的方法，对于表1所示的这些磁记录介质，在相同的磁道上重复进行100次基于热辅助磁记录方式的磁信号的记录后，进行了该磁道的磁信号的再生。通过如此而获得的信噪比示于表1。0055 居里点为200以上400以下的表1(2)至(4)的磁记录介质，与试验例1同样，可获得良好的信噪比。全都可进行磁信号的记录和

30、再生，另一方面，具有200以下的居里点的表1(5)的磁记录介质，与试验例1同样，其信噪比相比较于表1(2)至(4)的磁记录介质而言显著小。0056 试验例30057 通过与试验例1相同的方法制作出多种磁记录介质。通过与试验例1相同的方法，对于表1所示的这些磁记录介质，在相同的磁道上重复进行100次基于热辅助磁记录方式的磁信号的记录。此后，通过与实施例1相同的方法测定了包含该磁道的区域的各向异性磁场。通过如此而获得的各向异性磁场的值示于表1。0058 对于具有400以下的居里点的表1(2)至(5)的磁记录介质而言，在相同的磁道上重复进行100次基于热辅助磁记录方式的磁信号的记录后，各向异性磁场的

31、值与磁信号的记录前相等。即，就这些磁记录介质而言，即使在常温和居里点之间重复100次进行升温和降温，其各向异性磁场的值也不变。0059 另一方面，对于居里点为400以上的表1(1)的磁记录介质而言，如果在常温和居里点之间重复进行100次升温和降温，其各向异性磁场的值显著降低。通过使用透射电子显微镜来观察该磁记录介质的细微结构，结果发现，在进行了升温和降温的区域的附近，构成磁记录介质的各层相互扩散、混合。即，判明了：就表1(1)的磁记录介质而言，由于居里点为过高，因此如果在常温和居里点之间重复进行升温和降温，那么会受到激烈的损伤。0060 试验例4说 明 书CN 101964195 ACN 10

32、1964196 A 7/7页90061 通过与试验例1相同的方法制作出多种磁记录介质。通过与试验例1相同的方法，对于表1所示的这些磁记录介质，进行基于热辅助磁记录方式的磁信号的记录以及所记录的磁信号的再生，从而获得信噪比。此后，在邻接于如此记录的磁道的两旁的磁道上，以同样的方法重复记录磁信号10次，再次再生了起初记录了磁信号的磁道的磁信号。通过如此而获得的信噪比与邻接磁道记录前的信噪比相比较而得的信噪比的增减，示于表1。0062 对于居里点为200以上400以下的表1(2)至(4)的磁记录介质而言，通过邻接磁道记录，虽然信噪比相比较于邻接磁道记录前的信噪比而言降低了，但是其降低微小，记录了邻接磁道之后也可获得良好的信噪比。另一方面，对于居里点为200以下的表1(5)的磁记录介质而言，由于邻接磁道记录时的书写污迹、热波动现象的增强，因此信噪比相比较于邻接磁道记录前的信噪比而言显著降低。0063 产业上的利用可能性0064 本发明可利用：适合通过一边局部加热记录介质一边施加外部磁场从而记录磁信号的热辅助磁记录方式的磁记录介质。说 明 书CN 101964195 ACN 101964196 A 1/3页10图1图2说 明 书 附 图CN 101964195 A