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1、(10)申请公布号 CN 104060229 A (43)申请公布日 2014.09.24 C N 1 0 4 0 6 0 2 2 9 A (21)申请号 201410280254.3 (22)申请日 2014.06.20 C23C 14/34(2006.01) C23C 14/08(2006.01) G11B 5/667(2006.01) (71)申请人贵研铂业股份有限公司 地址 650106 云南省昆明市高新技术开发区 科技路988号（昆明贵金属研究所) (72)发明人张俊敏 谭志龙 王传军 闻明 毕珺 沈月 宋修庆 管伟明 (74)专利代理机构昆明今威专利商标代理有限 公司 53115 。
2、代理人赛晓刚 (54) 发明名称 一种CoCrPt-氧化物磁记录靶材、薄膜及其 制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种CoCrPt-氧化物磁记录 靶材、薄膜及其制备方法，该CoCrPt-氧化物靶 材包括SiO 2 ，TiO 2 ，CrO，Cr 2 O 3 ，Ta 2 O 3 ，W 2 O 3 ，Al 2 O 3 ， Y 2 O 3 等氧化物中的一种或几种，其中氧化物相的 平均晶粒尺寸在320m。合金靶材中Co、 Cr、Pt形成-Co及-Co两相Co基固溶体，其 中以低温相六方-Co固溶体为主，靶材的厚度 在26mm之间，靶材的透磁率(PTF)值40 60之间。由该合金靶材制得的磁记录介质的。
3、磁 记录层呈(002)晶面的择优取向生长，在X衍射 分析中，用式(1)表示的(002)晶面的X射线衍 射峰强度比： 式(1)为7090。本发 明的溅射靶，有害杂质元素含量低，晶粒尺寸细小 均匀，化学成份均匀且偏离名义成分较小。使用上 述溅射靶材制备的磁记录介质，该磁记录介质晶 粒细小均匀、非磁性晶界明显，磁学性能优良。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 (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2页 说明书6页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104060229 A CN 104060229 A 1/2页 2 1.一种CoCrPt-氧。
4、化物磁记录合金靶材，其特征在于：所述CoCrPt-氧化物靶材包括 SiO 2 ，TiO 2 ，CrO，Cr 2 O 3 ，Ta 2 O 3 ，W 2 O 3 ，Al 2 O 3 ，Y 2 O 3 氧化物中的一种或几种，其中氧化物相的平均 晶粒尺寸在320m。 2.根据权利要求1所述的CoCrPt-氧化物磁记录合金靶材，其特征在于：所述合金靶 材是Co68Cr10Pt14-氧化物或Co60Cr10Pt18-氧化物，各成分为原子百分比。 3.根据权利要求1所述的CoCrPt-氧化物磁记录合金靶材，其特征在于：所述合金靶 材中Co、Cr、Pt形成-Co及-Co两相Co基固溶体，其中以低温相六方-Co。
5、固溶体为 主，靶材的厚度在26mm之间，靶材的透磁率即PTF值为4060之间。 4.根据权利要求1所述的CoCrPt-氧化物合金靶材，其特征在于：所述合金靶材各元 素的实际含量与名义含量的偏差0.5at。 5.根据权利要求1所述的CoCrPt-氧化物合金靶材，其特征在于：所述合金靶材的C含 量50ppm，S含量10ppm，N含量10ppm。 6.一种使用权利要求1所述的CoCrPt-氧化物磁记录合金靶材制备的磁记录介质，所 述磁记录介质包括基底层，软磁层，中间层和磁记录层，其特征在于：所述磁记录层由权利 要求1所述的CoCrPt-氧化物磁记录合金靶材溅射而成，该磁记录层呈(002)晶面的择优 。
6、取向生长，在X衍射分析中，用式(1)表示的(002)晶面的X射线衍射峰强度比： 式(1) 为7090。 7.根据权利要求6所述的CoCrPt-氧化物磁记录介质，其特征在于：所述CoCrPt-氧 化物磁记录层表面颗粒尺寸为410nm，薄膜表面粗糙度Ra值为25nm，磁记录介质的 矫顽力为30004500oe，方形度为0.6-0.9,所述合金靶材为Co68Cr10Pt14-氧化物或 Co60Cr10Pt18-氧化物，各成分为原子百分比。 8.一种制备权利要求1所述的CoCrPt-氧化物磁记录合金靶材的方法，其特征在于包 括以下工艺步骤： (1)粉末预处理：将原始粉末经球磨，分级处理，Co、Cr、P。
7、t原料粉末的粒度小于5m， 氧化物的粒度小于1m； (2)粉末混合：将细化分级后的粉末采用机械混合的方式混合均匀； (3)粉末装填：混合均匀粉末经装粉装置装填到石墨模具中； (4)粉末烧结：将装有高纯粉末的模具送入真空热压烧结炉中进行双向真空热压烧 结，真空度为10 -2 10 -4 Pa，烧结温度为10001500，烧结压力为3060MPa，保温时间 为15h； (5)热等静压：所述铸锭需经过热等静压处理，温度8001100，4N高纯Ar气氛，压 力为150200Mpa，保温时间为13h； (6)热机械加工：经过上述热等静压处理的锭坯进行热轧开坯，轧制温度为700 1200，进行横纵交替轧制。
8、，轧制的道次变形量不大于10； 权 利 要 求 书CN 104060229 A 2/2页 3 (7)冷机械加工：经上述热机械加工的坯料需进行冷轧制和最终的机械加工成型，所 述的冷轧制为纵向轧制，轧制的道次变形量不大于5。 9.一种制备权利要求6所述的CoCrPt-氧化物磁记录介质的方法，其特征在于含有以 下步骤： (1)粉末预处理：将原始粉末经球磨，分级处理，Co、Cr、Pt原料粉末的粒度小于5m， 氧化物的粒度小于1m； (2)粉末混合：将细化分级后的粉末采用机械混合的方式混合均匀； (3)粉末装填：混合均匀粉末经装粉装置装填到石墨模具中； (4)粉末烧结：将装有高纯粉末的模具送入真空热压烧。
9、结炉中进行双向真空热压烧 结，真空度为10 -2 10 -4 Pa，烧结温度为10001500，烧结压力为3060MPa，保温时间 为15h； (5)热等静压：所述铸锭需经过热等静压处理，温度8001100，4N高纯Ar气氛，压 力为150200Mpa，保温时间为13h； (6)热机械加工：经过上述热等静压处理的锭坯进行热轧开坯，轧制温度为700 1200，进行横纵交替轧制，轧制的道次变形量不大于10； (7)冷机械加工：经上述热机械加工的坯料需进行冷轧制和最终的机械加工成型，所 述的冷轧制为纵向轧制，轧制的道次变形量不大于5； (8)射频磁控溅射在室温下进行，本底真空为10 -3 10 -4。
10、 Pa，Ar气工作气压为0.5 3Pa，溅射功率为50300W，自偏压为100600V。 10.根据权利要求6所述的CoCrPt-氧化物磁记录介质，其特征在于：所述CoCrPt-氧 化物磁记录介质的成分是Co68Cr10Pt14-氧化物或Co60Cr10Pt18-氧化物，各成分为原子 百分比。 权 利 要 求 书CN 104060229 A 1/6页 4 一种 CoCrPt- 氧化物磁记录靶材、 薄膜及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种CoCrPt-氧化物磁记录靶材，薄膜及其制备方法，属于信息存储 领域。 背景技术 0002 随着信息及计算机技术的飞速发展，垂直磁记录介质的研究引起。
11、了人们广泛关 注。现在使用的垂直磁记录介质主要由具有不同作用的三层组成，即用于提供读/写磁场 的返回路径软磁性衬底层(soft magnetic underlayer,SUL)，减小下底层与磁性层间的相 互扩散并调控磁性层中的晶粒形貌的中间层(non-magnetic intermediate layer,NMIL)， 以及用于记录信息的磁性记录层(magnetic recording layer,MRL)。其中，磁性记录层是 磁记录介质的核心部分，一般由铁磁性合金基体相和非金属化合物相组成，通常由相应的 靶材沉积而成，磁记录靶材就主要用于制备磁性记录层，因此研究磁记录介质材料就显得 尤为重要。
12、。 0003 CoCr薄膜是主要的磁记录层材料，从使用CoCr薄膜作为最基本的磁记录层材料 开始，人们通过添加新的元素，研究了具有高垂直磁各向异性、低噪声和高稳定性的CoCr 基磁记录层材料，如CoCrTa、CoCrPt、CoCrNi、CoCrW、CoNiPt、CoCrNb、CoCrTaPt、CoCrPtB、 CoNiCrPt等。直到最近，CoCrPt-氧化物记录层材料得到了研究者的广泛关注。利用非磁 材料包覆或隔开铁磁颗粒的复合颗粒薄膜，是磁性材料改性的重点之一。垂直记录介质方 式在高密度存储方面虽有很大优势，但研究表明，在很高密度下，它仍然存在热稳定问题， 采用复合颗粒薄膜的办法能有效解决。
13、这个问题。物理隔断铁磁颗粒之间的交换作用能减小 晶粒间的静磁耦合作用，同时也会加大单个纳米铁磁颗粒的磁晶各向异性场，极大地改善 颗粒的热稳定性，克服小颗粒的超顺磁限制，提高磁记录密度。然而，目前磁记录靶材与的 磁记录介质薄膜研发方向几乎完全脱节，导致磁记录介质薄膜的最新理论研究成果难以应 用于磁记录靶材的实际生产，无法为靶材生产提供指导和有力的基础数据支撑。因此，将靶 材制备及薄膜制备研究相结合，磁记录靶材研究和薄膜研究结合起来，弄清靶材结构、性能 与溅射薄膜性能间的关系，制备能满足磁记录介质性能要求的靶材，对磁记录介质材料的 发展具有重要的现实意义。 0004 文献1(Brandt,R.；T。
14、ibus,S.；Springer,F.；Fassbender,J.；Rohrmann,H.； Albrecht,M.；Schmidt,H.,nfluence of intergranular exchange coupling on the magnetization dynamics of CoCrPt:SiO 2 granular media.Journal of Applied Physics2012,112(3),033918)研究了晶粒间交换耦合作用对CoCrPt-SiO 2 薄膜磁学 动力学的影响。文献2(Tham,K.K.；Saito,S.；Hasegawa,D.；Itagaki。
15、,N.；Hinata,S.； Ishibashi,S.；Takahashi,M.,Effect of inhomogeneous microstructure of granular layer on inter granular/inter layer exchange coupling in stacked perpendicular recording media.Journal of Applied Physics2012,112(9),093917)通过改变 CoCrPt-SiO 2 层中SiO 2 的含量，研究了磁记录层中结构分布不均匀性对晶粒间交换 说 明 书CN 1040602。
16、29 A 2/6页 5 耦合作用的影响。文献3(Varvaro,G.；Testa,A.M.；Agostinelli,E.；Fiorani,D.； Laureti,S.；Springer,F.；Brombacher,C.；Albrecht,M.；DelBianco,L.；Barucca,G.； Mengucci,P.；Rinaldi,D.,Study of microstructure and magnetization reversal mechanism in granular CoCrPt:SiO2lms of variable thickness.Materials Chemistry 。
17、and Physics2013,141(2-3),790-796)制备了不同厚度的CoCrPt-SiO 2 层，并研究了不 同厚度及微观结构与晶粒磁性反转行为的关系。文献4(Ghese,B.；Piramanayagam,S. N.；Tan,H.K.,Noise characterization of perpendicular recording media by cluster size measurements.IEEE Transactions on Magnetics2013,1-1)用磁力显微镜得 到CoCrPt-SiO 2 薄膜磁性颗粒之间相互关系，及其对热稳定性及SNR的影响。以。
18、上四 篇文献均是研究溅射工艺条件对CoCrPt-SiO 2 磁记录薄膜的结构和性能的影响。文 献5,6,7,8,9(文献5:Takashima.CoPt-base sputtering target,method of making same,magnetic recording film and Co-Pt-base magnetic recording medium.United States Patent6,406,600；文献6:Nakamura,etal.Co-based alloy sputter targe tand process of manufacturing the sa。
19、me United States Patent4,832,810.；文献7:Heraeus Inc.Enhanced formulation of cobalt alloy matrix compositions.United States Patent7,494,617；文献8:Heraeus,Inc.Mechanically alloyed precious metal magnetic sputtering targets fabricated using rapidly solided alloy powders and elementa lPt metal.United States。
20、 Patent6,797,137；文献:Sony Corporation(Tokyo,JP). Modication and selection of the magnetic properties of magnetic recording media through selective control of the crystal texture of the recording layer.United States Patent5,616,218)均是研究CoCrPt-氧化物磁记录靶材的制备及结构。而实际上， CoCrPt-氧化物磁记录薄膜的结构和性能还与溅射靶材的结构和性能有关，目前。
21、查阅到的 文献没有将靶材和薄膜相结合的研究。 0005 基于以上存在的问题，本发明人提出了一种化学成份均匀且偏离名义成份较小、 晶粒尺寸细小均匀、杂质含量低的CoCrPt-氧化物合金溅射靶材及其制备方法，该方法不 仅保证上述产品的化学成份均匀，杂质含量低，而且还可以提高产品成品率，同时还提供了 一种由此靶材制备的磁记录介质，该磁记录介质的磁记录层表面颗粒细小均匀，矫顽力高， 方形度好。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种CoCrPt-氧化物合金靶材及其制备方法，所述溅射 靶，有害杂质元素含量低，晶粒尺寸细小均匀，化学成份均匀且偏离名义成分较小。 0007 本发明的另一目的在于提供一种。
22、使用上述溅射靶材制备的磁记录介质，该磁记录 介质晶粒细小均匀、非磁性晶界明显，磁学性能优良。 0008 本发明的第一目的是这样实现的，所述CoCrPt-氧化物靶材包括SiO 2 ，TiO 2 ，CrO， Cr 2 O 3 ，Ta 2 O 3 ，W 2 O 3 ，Al 2 O 3 ，Y 2 O 3 等氧化物中的一种或几种，其中氧化物相的平均晶粒尺寸在 320m。 0009 所述合金靶材为Co68Cr10Pt14-氧化物或Co60Cr10Pt18-氧化物。 0010 所述合金靶材中Co、Cr、Pt形成-Co及-Co两相Co基固溶体，其中以低温相 说 明 书CN 104060229 A 3/6页 6。
23、 六方-Co固溶体为主，靶材的厚度在26mm之间，靶材的透磁率(PTF)值4060 之间。 0011 所述合金靶材各元素的实际含量与名义含量的偏差0.5at。 0012 一种使用权利要求1所述的CoCrPt-氧化物磁记录合金靶材制备的磁记录介质， 所述磁记录介质包括基底层，软磁层，中间层和磁记录层，其特征在于：所述磁记录层由权 利要求1所述的CoCrPt-氧化物磁记录合金靶材溅射而成，该磁记录层呈(002)晶面的择 优取向生长，在X衍射分析中，用式(1)表示的(002)晶面的X射线衍射峰强度比 0013 式(1) 0014 为7090。 0015 所述CoCrPt-氧化物磁记录层表面颗粒尺寸为。
24、410nm，薄膜表面粗糙度Ra值为 25nm，磁记录介质的矫顽力为30004500oe，方形度为0.6-0.9。 0016 一种制备权利要求1所述的CoCrPt-氧化物磁记录合金靶材的方法，包括 0017 (1)粉末预处理：将原始粉末经球磨，分级处理，Co、Cr、Pt原料粉末的粒度小于 5m，氧化物的粒度小于1m； 0018 (2)粉末混合：将细化分级后的粉末采用机械混合的方式混合均匀； 0019 (3)粉末装填：混合均匀粉末经装粉装置装填到石墨模具中； 0020 (4)粉末烧结：将装有高纯粉末的模具送入真空热压烧结炉中进行双向真空热压 烧结，真空度为10 -2 10 -4 Pa，烧结温度为1。
25、0001500，烧结压力为3060MPa，保温时 间为15h。 0021 (5)热等静压：所述铸锭需经过热等静压处理，温度8001100，4N高纯Ar气 氛，压力为150200Mpa，保温时间为13h； 0022 (6)热机械加工：经过上述热等静压处理的锭坯进行热轧开坯，轧制温度为700 1200，进行横纵交替轧制，轧制的道次变形量不大于10； 0023 (7)冷机械加工：经上述热机械加工的坯料需进行冷轧制和最终的机械加工成 型，所述的冷轧制为纵向轧制，轧制的道次变形量不大于5。 0024 一种制备权利要求4所述的CoCrPt-氧化物磁记录介质的方法，其特征在于：射频 磁控溅射在室温下进行，本。
26、底真空为10 -3 10 -4 Pa，Ar气工作气压为0.53Pa，溅射功率 为50300W，自偏压为100600V。 0025 本发明通过调整粉末预处理、真空热压方式以及冷热加工轧制方式及道次变形 量，以及增加热等静压工序等，制备出一种CoCrPt-氧化物合金靶材，该靶材有害杂质元素 含量低，晶粒尺寸细小均匀，化学成份均匀且偏离名义成分较小，该方法解决了常规制备工 艺中合金靶材靶材化学成份偏离名义成份较多、有害杂质含量偏高等技术问题，使用该溅 射靶材制备的磁记录介质晶粒细小均匀、非磁性晶界明显，磁学性能优良。 附图说明 0026 图1为本发明CoCrPt-氧化物靶材的XRD分析图谱； 说 明。
27、 书CN 104060229 A 4/6页 7 0027 图2为本发明CoCrPt-氧化物靶材的扫描电镜图； 0028 图3为本发明CoCrPt-氧化物薄膜表面的AFM图； 0029 图4为本发明CoCrPt-氧化物薄膜表面的TEM图。 具体实施方式 0030 下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基 于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。 0031 所述CoCrPt-氧化物靶材包括SiO 2 ，TiO 2 ，CrO，Cr 2 O 3 ，Ta 2 O 3 ，W 2 O 3 ，Al 2 O 3 ，Y 2 O 3 等氧化 物中的一种或几种。靶材成分。
28、原子百分比为Co68Cr10Pt14-氧化物或Co60Cr10Pt18-氧化 物。合金靶材中Co、Cr、Pt形成-Co及-Co两相Co基固溶体，其中以低温相六方-Co 固溶体为主，靶材的厚度在26mm之间，靶材的透磁率(PTF)值4060之间。 0032 使用所述的CoCrPt-氧化物磁记录合金靶材制备的磁记录层呈(002)晶面的择优 取向生长，在X衍射分析中，用式(1)表示的(002)晶面的X射线衍射峰强度比为70 90。 0033 式(1) 0034 CoCrPt-氧化物磁记录层表面颗粒尺寸为410nm，薄膜表面粗糙度Ra值为2 5nm，磁记录介质的矫顽力为30004500oe，方形度为0。
29、.6-0.9。 0035 所述CoCrPt-氧化物靶材采用双向真空热压的方法制得，具体制备方法包括如下 步骤： 0036 (1)粉末预处理：将原始粉末经球磨，分级处理，Co、Cr、Pt原料粉末的粒度小于 5m，氧化物的粒度小于1m； 0037 (2)粉末混合：将细化分级后的粉末采用机械混合的方式混合均匀； 0038 (3)粉末装填：混合均匀粉末经装粉装置装填到石墨模具中； 0039 (4)粉末烧结：将装有高纯粉末的模具送入真空热压烧结炉中进行双向真空热压 烧结，真空度为10 -2 10 -4 Pa，烧结温度为10001500，烧结压力为3060MPa，保温时 间为15h。 0040 (5)热等。
30、静压：所述铸锭需经过热等静压处理，温度8001100，4N高纯Ar气 氛，压力为150200Mpa，保温时间为13h； 0041 (6)热机械加工：经过上述热等静压处理的锭坯进行热轧开坯，轧制温度为700 1200，进行横纵交替轧制，轧制的道次变形量不大于10； 0042 (7)冷机械加工：经上述热机械加工的坯料需进行冷轧制和最终的机械加工成 型，所述的冷轧制为纵向轧制，轧制的道次变形量不大于5。 0043 所述的CoCrPt-氧化物磁记录介质的由磁控溅射制备得到，具体射频磁控溅射在 室温下进行，本底真空为10-310-4Pa，Ar气工作气压为0.53Pa，溅射功率为50 300W，自偏压为1。
31、00600V。 0044 对本发明中所述CoCrPt-氧化物合金靶材、制备方法以及其磁记录介质进行具体 说 明 书CN 104060229 A 5/6页 8 说明。 0045 实施例1 0046 本发明所述的Co68Cr10Pt14-SiO 2 溅射靶材通过如下步骤制备： 0047 (1)粉末预处理：选用3N5以上的Co，Cr，Pt以及SiO 2 作为原料，将原始粉末经球 磨，分级处理，Co、Cr、Pt原料粉末的粒度小于5m，SiO 2 的粒度小于1m； 0048 (2)粉末混合：将细化分级后的粉末根据名义成份Co68Cr10Pt14-SiO 2 进行配料， 采用行星球磨混合的方式混合均匀； 。
32、0049 (3)粉末装填：混合均匀粉末经装粉装置装填到石墨模具中，石墨模具表面喷涂 氧化物层处理； 0050 (4)粉末烧结：将装有高纯粉末的模具送入真空热压烧结炉中进行双向真空热压 烧结，真空度为10 -2 10 -4 Pa，烧结温度为1100，烧结压力为3060MPa，保温时间为1 5h。 0051 (5)热等静压：所述铸锭需经过热等静压处理，温度8001100，4N高纯Ar气 氛，压力为150200Mpa，保温时间为13h； 0052 (6)热机械加工：经过上述热等静压处理的锭坯进行热轧开坯，轧制温度为700 1200，进行横纵交替轧制，轧制的道次变形量不大于10； 0053 (7)冷机。
33、械加工：经上述热机械加工的坯料需进行冷轧制和最终的机械加工成 型，所述的冷轧制为纵向轧制，轧制的道次变形量不大于5。 0054 实施例2 0055 与实施例1不同之处在于所述CoCrPt-SiO 2 合金靶材为Co60Cr10Pt18-SiO 2 。所 述合金铸锭真空热压温度为1200。 0056 比较例1 0057 与实施例1不同之处在于将3N5以上的Co，Cr，Pt以及SiO 2 作为原料，未经过粉 末球磨分级，直接配料混合，进行真空热压。 0058 表1 化学成份比较 0059 0060 表2 氧化物相晶粒尺寸比较 0061 实施例1实施例2比较例1 晶粒尺寸59m 711m 1228m 说 明 书CN 104060229 A 6/6页 9 0062 表3 PTF测量值 0063 实施例1实施例2比较例1 PTF值575035 0064 表4 薄膜特性比较 0065 说 明 书CN 104060229 A 1/4页 10 图1 说 明 书 附 图CN 104060229 A 10 2/4页 11 图2 说 明 书 附 图CN 104060229 A 11 3/4页 12 图3 说 明 书 附 图CN 104060229 A 12 4/4页 13 图4 说 明 书 附 图CN 104060229 A 13 。