專利名稱：垂直磁記錄介質(zhì)以及磁存儲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垂直磁記錄介質(zhì)以及磁存儲裝置，特別涉及一種能夠高密度記錄的垂直磁記錄介質(zhì)以及磁存儲裝置。
背景技術(shù)：
由于磁存儲裝置的技術(shù)急速的發(fā)展，在向磁記錄介質(zhì)的面內(nèi)方向記錄的面內(nèi)記錄方式中，記錄密度為100G位/平方英寸的應(yīng)用機很快就要商品化?？墒?，以100G位/平方英寸為界，伴隨著在面內(nèi)記錄方式中記錄單位的尺寸的微小化，所記錄的磁化的熱穩(wěn)定性逐漸成為問題。今后，雖然傳言通過進一步改善而能夠應(yīng)用化到250G位/平方英寸，但在面記錄密度的界限方面幾乎已經(jīng)達到了極限。
另一方面，在磁記錄介質(zhì)的垂直方向上進行記錄的垂直記錄方式中，由于即使是使記錄單位的尺寸微小化也能夠通過設(shè)置適當?shù)暮穸葋泶_保熱穩(wěn)定性，所以可以預(yù)想能夠使面記錄密度提高到萬億(T)位/平方英寸的等級。
在垂直磁記錄介質(zhì)中，在記錄層與基板之間設(shè)有軟磁性內(nèi)層的所謂雙層垂直磁記錄介質(zhì)成為主流。雙層垂直磁記錄介質(zhì)通過軟磁性內(nèi)層的鏡像效果來增強來自記錄磁頭的主磁極的記錄磁場，在空間上使記錄磁場集中，從而有增大記錄磁場梯度的作用。
然而，因為與主磁極相對向而擴大配置軟磁性內(nèi)層，導(dǎo)致從主磁極引出的磁通向軟磁性內(nèi)層擴展，從而在記錄層表面擴散，產(chǎn)生了不能在記錄層上形成細微的記錄位的問題，從而不能實現(xiàn)高記錄密度化。
另外，由于伴隨著高記錄密度化，在再現(xiàn)輸出的低下的同時介質(zhì)干擾增大，所以進行著提高S/N的探討。具體地說，已知需要實現(xiàn)記錄層的磁性粒子的細微化·孤立化·定向控制·結(jié)晶性的提高。記錄層的磁性粒子雖然例如形成在非磁性中間層上，但由于受到非磁性中間層的結(jié)晶定向或結(jié)晶性的影響，所以非磁性中間層的設(shè)計尤為重要。
然而，當例如為了提高非磁性中間層的結(jié)晶性而增厚膜厚時，會產(chǎn)生這樣的問題，即，雖然提高了記錄層的結(jié)晶性，但從記錄磁頭到軟磁性內(nèi)層的間距增加，導(dǎo)致磁通擴散。
專利文獻1JP特開2002-163819號公報。
專利文獻2JP特開平3-130904號公報。
專利文獻3JP特開平6-295431號公報。
專利文獻4JP特開平10-3644號公報。
專利文獻5JP特開2001-134918號公報。
發(fā)明的公開因此，本發(fā)明的概略課題在于提供一種解決上述課題的新的并且實用的垂直磁記錄介質(zhì)及其制造方法、以及磁存儲裝置。
本發(fā)明的進一步具體的課題在于提供一種能夠抑制來自記錄磁頭的磁通的擴散、在增強記錄磁場的同時使記錄磁場的梯度變陡的、可高密度記錄的垂直磁記錄介質(zhì)。
另外，本發(fā)明的進一步具體的其他的課題在于提供一種能夠同時促進記錄層的結(jié)晶粒子的細微化和孤立化并提高S/N的、可高密度記錄的垂直磁記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第一個觀點，提供一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的記錄層，其特征在于，在上述軟磁性內(nèi)層與記錄層之間具有磁通狹縫層，上述磁通狹縫層是具有向面內(nèi)方向大致磁性孤立化了的大致柱狀結(jié)構(gòu)的軟磁性層。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)在軟磁性內(nèi)層與記錄層之間的磁通狹縫層，因為是具有向面內(nèi)方向大致磁性孤立化了的大致柱狀結(jié)構(gòu)的軟磁性層，所以能夠抑制來自記錄磁頭的磁通在磁通狹縫層內(nèi)向面內(nèi)方向擴散，并且因為柱狀結(jié)構(gòu)的部分為軟磁性，所以能夠集中磁通。因此，能夠在記錄層中增強記錄磁場的同時使記錄磁場的梯度變陡，從而能夠?qū)崿F(xiàn)可高密度記錄的垂直磁記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第二個觀點，提供一種垂直磁記錄介質(zhì)的制造方法，該垂直磁記錄介質(zhì)具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的記錄層，其特征在于，具有
形成上述軟磁性內(nèi)層的工序；形成記錄層的工序，在上述形成軟磁性內(nèi)層的工序與形成記錄層的工序之間，還具有在大于等于形成記錄層的工序的環(huán)境氣體壓力下，形成由軟磁性材料構(gòu)成的磁通狹縫層的工序。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)在軟磁性內(nèi)層與記錄層之間的磁通狹縫層，因為在大于等于成膜記錄層時的環(huán)境氣體壓力下成膜，所以環(huán)境氣體進入軟磁性材料中，從而形成柱狀結(jié)構(gòu)。因此，能夠形成具有向面內(nèi)方向大致磁性孤立化了的大致柱狀結(jié)構(gòu)的軟磁性層。因此，能夠抑制來自記錄磁頭的磁通在磁通狹縫層內(nèi)向面內(nèi)方向擴散，并且因為柱狀結(jié)構(gòu)的部分為軟磁性，所以能夠集中磁通。
根據(jù)本發(fā)明的第三個觀點，提供一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的非磁性中間層；設(shè)在上述非磁性中間層上的記錄層，其特征在于，上述非磁性中間層由非磁性粒子與包圍該非磁性粒子的非磁性的第一非固溶相構(gòu)成，上述記錄層由磁性粒子與包圍該磁性粒子的非磁性的第二非固溶相構(gòu)成，上述磁性粒子具有柱狀結(jié)構(gòu)，并在上述非磁性粒子上外延成長。
根據(jù)本發(fā)明，由非磁性粒子以及第一非固溶相形成設(shè)在記錄層下側(cè)的非磁性中間層，從而對非磁性粒子以自身形成的方式隔離而配置。進而記錄層的磁性粒子在非磁性粒子上外延成長，所以能夠控制磁性粒子的粒徑以及相鄰的磁性粒子間的間隙。因此，能夠同時實現(xiàn)磁性粒子的細微化以及孤立化，能夠降低介質(zhì)干擾而提高S/N，能夠?qū)崿F(xiàn)高記錄密度的垂直磁記錄介質(zhì)。
這里，本說明書中的外延成長的意思是，在成為基底層的第一層與其上結(jié)晶成長的第二層中，在針對膜的成長方向的結(jié)晶面大致得到晶格兼容(含有約10％以下的第一層與第二層的晶格不兼容)的狀態(tài)下，相對第一層進行結(jié)晶成長；進而針對與成長方向相垂直的方向、即面內(nèi)方向，有時具有特定的結(jié)晶方位的關(guān)系，有時不具有特定的結(jié)晶方位的關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第四個觀點，提供一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的記錄層，其特征在于，在上述記錄層上具有軟磁性遮蔽層；記錄磁通通過在規(guī)定的磁通量下磁飽和了的上述軟磁性遮蔽層的一部分的區(qū)域，從而磁化上述記錄層。
根據(jù)本發(fā)明，在記錄層上設(shè)置的軟磁性遮蔽層的一部分區(qū)域，通過記錄磁場來形成為飽和區(qū)域，并且磁通只通過飽和區(qū)域，從而能夠磁化飽和區(qū)域的下側(cè)的記錄層。因此，能夠抑制來自記錄磁頭的磁通的擴散，并能夠防止相鄰磁道消除。另外，因為集中了來自記錄磁頭的磁通，所以能夠增強記錄磁場，提高記錄層的寫入性能。
根據(jù)本發(fā)明的第五個觀點，提供一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的記錄層，其特征在于，在上述記錄層上具有磁通狹縫層，上述磁通狹縫層使磁性粒子在面內(nèi)方向大致磁性孤立化而配置。
根據(jù)本發(fā)明，因為在記錄層上設(shè)有磁通狹縫層，并將構(gòu)成上述磁通狹縫層的磁性粒子在面內(nèi)方向大致磁性孤立化的配置，所以使從記錄磁頭通過磁通狹縫層以及記錄層而流通到軟磁性內(nèi)層的磁通變得狹窄，在磁通狹縫層中使該磁通狹窄到可通過磁性粒子的程度，從而能夠抑制從記錄磁頭到記錄層的磁通的擴散，并能夠集中磁通。因此，能夠防止磁通的擴散導(dǎo)致的相鄰磁道的消除，從而能夠提高磁道密度。另外，在磁道的縱方向也能夠?qū)⒋呕w移區(qū)域變窄，從而能夠提高線記錄密度。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)高記錄密度的垂直磁記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第六個觀點，提供一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的記錄層，其特征在于，在上述記錄層上具有磁通狹縫層；上述磁通狹縫層由強磁性材料構(gòu)成的強磁性母相、和在面內(nèi)方向配置的非磁性粒子構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，因為在記錄層上設(shè)有在強磁性母相中配置了非磁性微粒的磁通狹縫層，所以使從記錄磁頭通過磁通狹縫層以及記錄層而流通到軟磁性內(nèi)層的磁通變得狹窄，在磁通狹縫層中使該磁通狹窄到可通過非磁性微粒間的強磁性母相的程度，從而能夠抑制從記錄磁頭到記錄層上的磁通的擴散，并能夠集中磁通。因此，能夠防止磁通的擴散導(dǎo)致的相鄰磁道的消除，從而能夠提高磁道密度。另外，在磁道的縱方向也能夠?qū)⒋呕w移區(qū)域變窄，從而能夠提高線記錄密度。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)高記錄密度的垂直磁記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第七個觀點，提供一種磁存儲裝置，其具有上述任意一種垂直磁記錄介質(zhì)、和記錄再現(xiàn)機構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，垂直磁記錄介質(zhì)將來自記錄磁頭的磁通集中到記錄層中，能夠在增強記錄磁場的同時使記錄磁場的梯度變陡，另外，因為能夠同時促進磁性粒子的細微化以及孤立化并提高S/N，所以能夠?qū)崿F(xiàn)可高密度記錄的垂直磁記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第八個觀點，提供一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在該軟磁性內(nèi)層的上方的記錄層，并使來自記錄磁頭的磁通通過上述記錄層而流通到軟磁性內(nèi)層，從而磁化記錄層，其特征在于，在上述軟磁性內(nèi)層與記錄層之間具有含有超導(dǎo)材料的磁通控制層；在超導(dǎo)狀態(tài)的上述磁通控制層的一部分上形成一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域，從而使上述磁通流通。
根據(jù)本發(fā)明，因為磁通控制層處于超導(dǎo)狀態(tài)，并且是完全抗磁體，所以來自記錄磁頭的磁通在磁通控制層中能夠被遮斷。通過對磁通控制層的一部分的區(qū)域進行加熱使其變化為一般傳導(dǎo)狀態(tài)，因為磁通只通過成為一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域，所以磁通被集中到該區(qū)域，從而能夠使磁通集中到集為該區(qū)域的記錄層。因此，能夠防止磁通的擴散導(dǎo)致的相鄰磁道的消除，從而能夠提高磁道密度。另外，在磁道的縱方向也能夠?qū)⒋呕w移區(qū)域變窄，從而能夠提高線記錄密度。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)高記錄密度的垂直磁記錄介質(zhì)。
附圖的簡單說明

圖1是本發(fā)明的第一實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖2是第一實施方式的變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖3是第一實施方式的第二變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖4是表示實施例1、2、以及比較例1涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的特性的圖。
圖5是表示實施例3以及比較例2涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的S/Nm特性的圖。
圖6是本發(fā)明的第二實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖7A～7C是俯視各實施例4、5、以及比較例3涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的記錄層的TEM照片的模式圖。
圖8是表示實施例4以及5涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的特性的圖。
圖9是本發(fā)明的第三實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖10是表示第三實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的記錄的狀況的圖。
圖11是俯視圖10的圖。
圖12是表示第三實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的再現(xiàn)的狀況的圖。
圖13是俯視圖12的圖。
圖14是示意性表示施加磁場而使易磁化軸定向的成膜裝置的圖。
圖15是示意性表示傾斜入射濺射粒子而使易磁化軸定向的成膜裝置的圖。
圖16是第一實施方式的變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖17是表示實施例6的S/Nm與軟磁性遮蔽層膜厚的關(guān)系的圖。
圖18是表示相鄰磁道消除試驗中的實施例6的再現(xiàn)輸出衰減率與軟磁性遮蔽層膜厚的關(guān)系的圖。
圖19是表示實施例6的S/Nm與記錄電流的關(guān)系的圖。
圖20是表示實施例7的S/Nm與非磁性層膜厚的關(guān)系的圖。
圖21是本發(fā)明的第四實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖22是本發(fā)明的第五實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖23是第五實施方式的變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖24是本發(fā)明的第六實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖25是第六實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的俯視圖。
圖26是第六實施方式的變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的俯視圖。
圖27是本發(fā)明的第七實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖28是表示在第七實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)上進行記錄的狀況的圖。
圖29是用于說明從圖28所示的垂直磁記錄介質(zhì)復(fù)合型磁頭側(cè)所見的磁通控制層的狀態(tài)的圖。
圖30A是表示從記錄磁頭的主磁極向本實施方式涉及的實施例的垂直磁記錄介質(zhì)施加磁通的狀況的圖，圖30B是表示從記錄磁頭的主磁極向比較例的垂直磁記錄介質(zhì)施加磁通的狀況的圖。
圖31是第七實施方式的變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
圖32A是本發(fā)明的第八實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖，圖32B是圖32A的X-X剖視圖。
圖33是表示本發(fā)明的第九實施方式的磁存儲裝置的重要部分的圖。
圖34是表示垂直磁記錄磁頭以及垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
實施發(fā)明的最佳方式下面，根據(jù)需要參照附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
(第一實施方式)首先，針對本發(fā)明的第一實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)進行說明，該垂直磁記錄介質(zhì)在軟磁性內(nèi)層與記錄層之間設(shè)有由軟磁性材料構(gòu)成的大致呈柱狀結(jié)構(gòu)的磁通狹縫層。
圖1是本發(fā)明的第一實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。參照圖1，本實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)10由基板11和在基板11上按順序?qū)訅毫塑洿判詢?nèi)層12、種子層13、磁通狹縫層14、非磁性中間層15、記錄層16、保護膜18、以及潤滑層19的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。
基板11例如由結(jié)晶化玻璃基板、強化玻璃基板、Si基板、鋁合金基板等構(gòu)成，垂直磁記錄介質(zhì)10是帶狀時，可以使用聚酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、耐熱性優(yōu)良的聚酰亞胺(PI)等的薄膜。
軟磁性內(nèi)層12例如厚度為50nm～2μm，由含有從Fe、Co、Ni、Al、Si、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、C、B中選出的至少一種元素的非晶體或微結(jié)晶的合金、或這些合金的層壓膜構(gòu)成。從能夠集中記錄磁場這點考慮，優(yōu)選飽和磁通密度Bs在1.0T以上的軟磁性材料。例如，可以使用FeSi、FeAlSi、FeTaC、CoNbZr、CoCrNb、NiFeNb等。軟磁性內(nèi)層12通過鍍法、濺射法、蒸鍍法、CVD法(化學氣相沉積法)等來形成。軟磁性內(nèi)層12為用于吸入來自記錄磁頭的大致全部的磁通，為了進行飽和記錄而優(yōu)選飽和記錄密度Bs與膜厚的乘積值大的材料。另外，從高傳送速率下的寫入性這點考慮，軟磁性內(nèi)層12優(yōu)選高頻率透磁率的材料。
種子層13例如厚度為1.0nm～10nm，可從Ta、C、Mo、Ti、W、Re、Os、Hf、Mg、以及這些的合金中選擇。在提高形成在其上的磁通狹縫層14的結(jié)晶性的同時，能夠斷絕磁通狹縫層14與軟磁性內(nèi)層12之間的結(jié)晶定向或結(jié)晶成長的關(guān)系，進而能夠斷絕磁相互作用。此外，設(shè)不設(shè)種子層均可。
磁通狹縫層14例如厚度為0.5nm～20nm，由軟磁性材料形成。對于磁通狹縫層14，軟磁性材料的軟磁性粒子與相鄰的軟磁性粒子之間的邊界部由軟磁性材料的低密度體構(gòu)成。軟磁性粒子相對于膜面垂直的延伸，底的部分從基底的種子層成長起來，表面具有到達非磁性中間層15的大致柱狀的結(jié)構(gòu)。邊界部在構(gòu)成軟磁性粒子的軟磁性材料中混入He、Ne、Ar、Kr、Xe等的惰性氣體，形成為非晶體狀態(tài)。因此，邊界部可能失去軟磁性，或者飽和磁通密度與軟磁性粒子比較變得較低。此外在邊界部除了上述惰性氣體之外還可以含有氧或氮，可以用氧或氮形成軟磁性材料與化合物。
軟磁性粒子的平均粒徑(將與切斷膜面方向的剖面圖上的軟磁性粒子的剖面面積相當?shù)膱A的直徑作為軟磁性粒子的直徑)優(yōu)選設(shè)定為3nm～10nm，相鄰的軟磁性粒子的平均間隙優(yōu)選設(shè)定為0.5nm～3nm。
磁通狹縫層14所用的軟磁性材料由從Co、Fe、Ni、Co類合金、Fe類合金、以及Ni類合金中選出的至少任意一種作為主成分的材料而形成。并且作為添加成分，還可以含有由Al、Ta、Ag、Cu、Pb、Si、B、Zr、Cr、Ru、Re、Nb、以及C構(gòu)成的群中的任意一種。例如，軟磁性材料優(yōu)選CoNbZr、CoZrTa、FeC、FeC、NiFe、FeTaC、FeCoAl、FeC膜/C膜的人工晶格膜等。
后述的非磁性中間層15具有hcp結(jié)構(gòu)時，磁通狹縫層14優(yōu)選具有hcp結(jié)構(gòu)或fcc結(jié)構(gòu)，優(yōu)選hcp結(jié)構(gòu)的(001)面或fcc結(jié)構(gòu)的(111)面成為與非磁性中間層15之間的界面。能夠使磁通狹縫層14外延成長，從而能夠提高結(jié)晶性。
另外，因為通過邊界部分離磁通狹縫層14的相鄰的軟磁性粒子，所以在非磁性中間層15上形成的結(jié)晶粒子也同樣被分離。其結(jié)果，因為在非磁性中間層15上形成的記錄層16的磁性粒子也同樣被分離而成長，所以能夠促進磁性粒子的物理性分離，能夠降低相鄰的磁性粒子的磁相互作用。
優(yōu)選磁通狹縫層14的磁各向異性是面內(nèi)磁各向異性比垂直磁各向異性大。垂直磁各向異性大時，由于再現(xiàn)時相對于膜面而垂直方向的磁化成分會搖動，導(dǎo)致干擾增加。
通過濺射法、真空蒸鍍法等的真空工藝來形成磁通狹縫層14。具體地說，使用濺射法，例如在He、Ne、Ar、Kr、Xe等的惰性氣體單質(zhì)或混合氣體的環(huán)境中使用DC磁控濺射法，形成規(guī)定的膜厚。成膜時的真空度優(yōu)選設(shè)定為1Pa～8Pa。在小于1Pa的壓力下，難以形成由軟磁性粒子與邊界部構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，超過8Pa則軟磁性粒子的體積比例變小，不能夠充分的使磁通通過。另外，從相鄰的軟磁性粒子更加完全磁性分離這點考慮，優(yōu)選2Pa以上，從記錄層16的良好的外延成長這點考慮，優(yōu)選6Pa以下。另外，成膜時的基板溫度優(yōu)選設(shè)定為0℃～150℃(特別優(yōu)選15℃～80℃)。此外，如果從邊界部的形成促進這點考慮，可以在環(huán)境氣體中混入不致使軟磁性粒子的磁性劣化的程度的氧氣或氮氣。
上述非磁性中間層15例如厚度為2nm～30nm，由Co、Cr、Ru、Re、Ri、Hf、以及這些的合金等的非磁性材料構(gòu)成。非磁性中間層15例如可列舉出Ru膜、RuCo膜、CoCr膜等，優(yōu)選具有hcp結(jié)構(gòu)。記錄層1 6具有hcp結(jié)構(gòu)時能夠外延成長，從而能夠提高記錄層16的結(jié)晶性。
上述記錄層16是在膜厚方向具有易磁化軸的所謂垂直磁化膜，由厚度為3nm～30nm的Ni、Fe、Co、Ni類合金、Fe類合金、含有CoCrTa、CoCrPt、CoCrPt-M的Co類合金構(gòu)成的群中任意一種材料構(gòu)成。這里，M是從B、Mo、Nb、Ta、W、Cu以及這些的合金中選擇出的。這種強磁性合金具有柱狀結(jié)構(gòu)，當是hcp結(jié)構(gòu)時，膜厚方向、即成長方向成為(001)面，在膜厚方向具有易磁化軸。記錄層16例如可列舉出CoCrPtB、CoCrPtTa、CoCrPtTaNb等。
另外，記錄層16還含有非磁性材料，該非磁性材料由從Si、Al、Ta、Zr、Y、Mg中選擇出的至少任意一種元素、和從O、C、以及N中選擇出的至少任意一種元素的化合物所構(gòu)成，記錄層16可以由將上述強磁性合金的柱狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶粒子與相鄰的結(jié)晶粒子進行物理性分離的非磁性相構(gòu)成。記錄層16例如可列舉出(CoPt)-(SiO2)、(CoCrPt)-(SiO2)、(CoCrPtB)-(MgO)等。磁性粒子形成柱狀結(jié)構(gòu)，因為非磁性相以包圍磁性粒子的方式形成，所以能夠使磁性粒子相互分離，能夠有效地抑制或斷絕磁性粒子間的相互作用，從而減低介質(zhì)干擾。
另外，記錄層16可以是Co/Pd、CoB/Pd、Co/Pt、CoB/Pt等的人工晶格膜。例如將CoB(厚度0.3nm)/Pd(厚度0.8nm)交互而分別層壓5到30層來構(gòu)成人工晶格膜。因為這些人工晶格的垂直磁各向異性較大，所以熱穩(wěn)定性優(yōu)越。
保護膜18通過濺射法、CVD法、FCA(Filtered Cathodic Arc)法等而形成，例如由厚度為0.5nm～15nm的不定形碳、氫化碳、氮化碳、氧化鋁等構(gòu)成。
潤滑層19是通過提拉法、旋涂法而涂敷的，厚度為0.5nm～5nm，由全氟聚醚為主鏈的潤滑劑等構(gòu)成。作為潤滑劑，例如可以使用ZDo1、Z25(以上Monte Fluos公司制造)Z呋喃、AM3001(以上Ausimont公司制造)等。
在沒有設(shè)置磁通狹縫層的以往的垂直磁記錄介質(zhì)中，在記錄時來自磁頭的磁通向軟磁性內(nèi)層擴散，與這種狀況相對，在本實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)中，由大致呈柱狀結(jié)構(gòu)的軟磁性粒子與非磁性的邊界部形成磁通狹縫層14，因為磁通只通過透磁率高的軟磁性粒子，所以通過只使磁通狹窄到軟磁性粒子的部分，則能夠抑制磁通的擴散，從而能夠在記錄層16中集中磁通。因此，能夠增強記錄磁場，并且能夠使磁場的空間分布變陡，所以能夠以高記錄密度進行記錄。
另外，在本實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)中，因為磁通種子層的軟磁性粒子被物理性分離，所以能夠促進通過非磁性中間層15形成的記錄層16的磁性粒子的物理性分離。其結(jié)果，能夠減低相鄰的磁性粒子之間的磁相互作用，從而能夠減低介質(zhì)干擾。
圖2是第一實施方式的第一變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。在圖中，對于與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，而省略說明。
參照圖2，垂直磁記錄介質(zhì)30由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上按順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、種子層13、基底層31、磁通狹縫層14、非磁性中間層15、記錄層16、保護膜18、以及潤滑層19。本變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)30的特征在于，在種子層13與磁通狹縫層14之間還設(shè)有基底層31。
基底層31例如厚度為0.5nm～20nm，由將從Co、Fe、Ni、Co類合金、Fe類合金、以及Ni類合金中選出的至少任意一種作為主成分的軟磁性材料形成。并且作為添加成分，還可以含有由Mo、Cr、Cu、V、Nb、Al、Si、B、C以及Zr構(gòu)成的群中任意的一種元素。由于能夠作為磁通狹縫層14的成長核而發(fā)揮功能，從而能夠提高磁通狹縫層14的軟磁性粒子的結(jié)晶性，或者能夠促進孤立化。另外，由于具有軟磁性，能夠減小記錄磁頭-軟磁性內(nèi)層之間的間距?；讓?1例如通過濺射法、真空蒸鍍法等的真空工藝來形成，優(yōu)選設(shè)定為比形成磁通狹縫層14時的環(huán)境氣體壓力小的環(huán)境氣體壓力、例如為2Pa以下。從而能夠形成優(yōu)質(zhì)的成長核或初期成長層。
根據(jù)本變形例，因為可提高磁通狹縫層14的軟磁性粒子的結(jié)晶性，所以能夠進一步提高通過非磁性中間層15形成的記錄層16的磁性粒子的結(jié)晶性。其結(jié)果，能夠加強記錄層16的各向異性磁場，提高頑磁力。
圖3是第一實施方式的第二變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。在圖中，對于與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，而省略說明。
參照圖3，垂直磁記錄介質(zhì)35由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上按順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、磁通狹縫層36、種子層13、非磁性中間層15、記錄層16、保護膜18、以及潤滑層19。本變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)35的特征在于，連接于軟磁性內(nèi)層12上而設(shè)置磁通狹縫層36。
磁通狹縫層36大致與上述圖1所示的磁通狹縫層14相同。磁通狹縫層36的厚度優(yōu)選設(shè)定在0.3nm～10nm的范圍內(nèi)，磁通狹縫層36的面內(nèi)各向異性優(yōu)選設(shè)定為等于或大于軟磁性內(nèi)層12的面內(nèi)各向異性。通過使磁通狹縫層36的薄膜化來提高面內(nèi)各向異性，從而能夠抑制脈沖干擾等的起因于軟磁性內(nèi)層12的干擾。另外，因為磁通狹縫層36與軟磁性內(nèi)層12相接，所以能夠有效地抑制在軟磁性內(nèi)層12表面的磁通擴散，能夠進一步提高在記錄層16的狹窄效果。
另外，因為磁通狹縫層36的面內(nèi)磁各向異性比垂直各向異性大，所以能夠進一步減低再現(xiàn)時由于軟磁性內(nèi)層12的磁化在面上垂直方向搖動而產(chǎn)生的脈沖干擾。
在本變形例的垂直磁記錄介質(zhì)中，在第一實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的效果之上，如上所述，能夠進一步提高記錄時的磁通狹窄效果，進而能夠抑制起因于軟磁性內(nèi)層12的干擾。
此外，也可以將第一實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)或者第一變形例與第二變形例進行組合。
以下，表示本實施方式涉及的實施例以及不基于本發(fā)明的比較例。
本實施例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)如下所示構(gòu)成。從基板側(cè)依次為玻璃基板/軟磁性內(nèi)層CoNbZr膜(180nm)/種子層Ta膜(5nm)/磁通狹縫層NiFe膜(5nm)/非磁性中間層Ru膜(Xnm)/記錄層(Co76Cr9Pt15)90vol％-(SiO2)10vol％膜(10nm)/保護膜碳膜(4nm)/潤滑層AM3001膜(1.5nm)。潤滑層以外使用Ar氣體環(huán)境的濺射裝置來形成，將CoNbZr膜、Ta膜的成膜時的環(huán)境氣體壓力設(shè)為0.5Pa，將NiFe膜與Ru膜的環(huán)境氣體壓力設(shè)為4.0Pa。此外，上述括號內(nèi)的數(shù)值表示膜厚，Ru膜的膜厚X做成X＝7、10、15、20nm這樣不同的樣本。
在實施例1的種子層Ta膜(5nm)與磁通狹縫層NiFe膜(5nm)之間，進一步將環(huán)境氣體壓力設(shè)定為0.5Pa，從而形成基底層NiFe膜(5nm)，除此之外與實施例1相同。
將環(huán)境氣體壓力設(shè)定為0.5Pa而形成實施例1的磁通狹縫層NiFe膜(5nm)，除此以外與實施例1相同。
圖4是表示實施例1、2、以及比較例1涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的特性的圖。圖中的α表示對記錄層在垂直方向施加磁場而測定的磁化曲線的頑磁力附近的傾斜4π×ΔM/ΔH，α越靠近1表示磁性粒子的磁孤立化越順利。
參照圖4，關(guān)于α，在比較例1中是4.1～4.9，相對于此，實施例1以及2是1.7～3.1，所以可知實施例1以及2的磁性粒子的孤立化較為順利。
關(guān)于規(guī)格化頑磁力，比較例1為0.23～0.31，相對于此，實施例1以及2中為0.33～0.45，有大幅度的增加。因為表明規(guī)格化頑磁力越大，磁性粒子間的磁相互作用就越小，所以可知相對于比較例1，實施例1以及2的磁相互作用力小。作為其結(jié)果可知，相對比較例1而言，實施例1以及2的介質(zhì)干擾大幅度的減低，而S/N有所提高。此外，雖然沒有圖示，但根據(jù)實施例2的垂直磁記錄介質(zhì)的剖面TEM觀察，在磁通狹縫層的NiFe膜上的Ru膜上形成大致柱狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶粒子，進而可以進一步確認記錄層的磁性粒子是孤立形成的。
當比較實施例1與實施例2時，關(guān)于S/Nm是實施例2比實施例1大。在實施例2中考慮到，因為相對實施例1形成有將環(huán)境氣體壓力設(shè)定為0.5Pa而形成的NiFe膜(膜厚5nm)，所以作為在此基礎(chǔ)上形成的磁通狹縫層的NiFe膜(環(huán)境氣體壓力4.0Pa，膜厚5nm)的結(jié)晶性被提高，由于其優(yōu)越的結(jié)晶性的效果而提高了記錄層的磁性粒子的結(jié)晶性。
此外使用VSM對頑磁力Hc以及各向異性磁場Hk進行了測定。另外，使用懸浮量為17nm的復(fù)合型磁頭(記錄磁頭單磁極磁頭、寫磁心寬度0.5μm、再現(xiàn)磁頭(GMR元件)讀磁心寬度0.5μm)對介質(zhì)干擾以及S/Nm進行了測定，使記錄密度為400kFCI。
作為本實施例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)，制作了以下結(jié)構(gòu)的垂直磁記錄介質(zhì)。從基板側(cè)依次為玻璃基板/軟磁性內(nèi)層CoNbZr膜(190nm)/磁通狹縫層CoNbZr膜(10nm)/種子層Ta膜(2nm)/非磁性中間層Ru膜(15nm)/記錄層 (Co71Cr9Pt20)90vol％-(SiO2)10vol％膜(10nm)/保護膜碳膜(4nm)/潤滑層AM3001膜(1.5nm)。潤滑層以外使用Ar氣體環(huán)境的濺射裝置來形成，將軟磁性內(nèi)層的CoNbZr膜、Ta膜的環(huán)境氣體壓力設(shè)為0.5Pa，將磁通狹縫層的CoNbZr膜與Ru膜的環(huán)境氣體壓力設(shè)為4.0Pa。
將環(huán)境氣體壓力設(shè)定為0.5Pa從而形成實施例3的磁通狹縫層的CoNbZr膜，除此以外與實施例1相同。
圖5是表示實施例3以及比較例2涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的S/Nm特性的圖。參照圖5可知，在200kFCI以上的記錄密度下，相對比較例2而言，實施例3的S/Nm大。例如，在400kFCI下相對比較例2而言，實施例3增加了1.7dB。通過在4.0Pa的環(huán)境氣體壓力下成膜磁通狹縫層的CoNbZr膜，與比較例2的在0.5Pa下成膜的CoNbZr膜相比，前者能夠促進磁孤立化，從而抑制來自記錄磁頭的磁通擴散，因此推斷可減低介質(zhì)干擾。此外，S/Nm特性與上述的測定條件相同。
(第二實施方式)針對本發(fā)明的第二實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)進行說明，非磁性中間層以及記錄層的非磁性粒子以及磁性粒子被非固溶相包圍、分離，從而形成該垂直磁記錄介質(zhì)。
圖6是本發(fā)明的第二實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。在圖中，對于與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，省略說明。
參照圖6，垂直磁記錄介質(zhì)40由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、種子層13、基底層31、非磁性中間層41、記錄層42、保護膜18、以及潤滑層19。
記錄層42例如厚度為6nm～20nm，由具有柱狀結(jié)構(gòu)的磁性粒子42a、和包圍磁性粒子42a并對相鄰的磁性粒子42a進行物理性隔離的由非磁性材料構(gòu)成的第二非固溶相42b構(gòu)成。磁性粒子42a的柱狀結(jié)構(gòu)這樣形成向膜厚方向延伸，在配置在面內(nèi)方向的多個磁性粒子42a的各個之間分別填充第二非固溶相42b。
磁性粒子42a是由從Ni、Fe、Co、Ni類合金、Fe類合金、含有CoCrTa、CoCrPt、CoCrPt-M的Co類合金所構(gòu)成的群中的任意一種材料形成的。這里，M可從B、Mo、Nb、Ta、W、Cu以及這些的合金中選擇。磁性粒子42a在膜厚方向上具有易磁化軸，在構(gòu)成磁性粒子42a的強磁性合金具有hcp結(jié)構(gòu)時，優(yōu)選膜厚方向、即成長方向成為(001)面。
磁性粒子42a由CoCrPt合金構(gòu)成時，設(shè)定Co含量為50原子％～80原子％、Cr含量為5原子％～20原子％，Pt含量為15原子％～30原子％。由于使Pt的含量比以往的垂直磁記錄介質(zhì)含有的多，能夠增加垂直各向異性磁場，實現(xiàn)高頑磁力化。特別是這樣的高Pt含量雖然相對Cr類基底而言，外延成長比較困難，但通過使用本實施方式的磁性粒子42a的材料，能夠形成結(jié)晶性優(yōu)越的磁性粒子42a。
第二非固溶相42b由形成磁性粒子42a的強磁性合金與沒有形成固溶或化合物的非磁性材料構(gòu)成，非磁性材料由從Si、Al、Ta、Zr、Y、Ti、以及Mg中選擇的任意一種元素、和從O、N、以及C中選擇的至少任意一種元素的化合物構(gòu)成，例如，可列舉出SiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、TiO2、MgO等的氧化物、或Si3N4、AlN、TaN、ZrN、TiN、Mg3N2等的氮化物、或SiC、TaC、ZrC、TiC等的碳化物。對于磁性粒子42a，因為通過由這樣的非磁性材料構(gòu)成的第二非固溶相42b，使相鄰的磁性粒子42a被物理性隔離，所以能夠減低磁相互作用，其結(jié)果是能夠減低介質(zhì)干擾。
構(gòu)成第二非固溶相42b的非磁性材料優(yōu)選絕緣材料。發(fā)揮強磁性的電子的隧道效應(yīng)能夠減低磁性粒子42a間相互作用。
第二非固溶相42b的體積濃度以記錄層42的體積為基準，優(yōu)選設(shè)定在2vol％～40vol％的范圍內(nèi)。當?shù)陀?vol％時，因為磁性粒子42a之間不能充分的隔離，所以不能夠充分實現(xiàn)磁性粒子42a的孤立化；當超過40vol％時，記錄層42的飽和磁化明顯低下，導(dǎo)致再現(xiàn)時的輸出低下。進而，從磁性粒子42a的孤立化以及垂直定向分散這點考慮，第二非固溶相42b的體積濃度特別優(yōu)選設(shè)定在8vol％～30vol％的范圍內(nèi)。
非磁性中間層41例如厚度為3nm～40nm，由非磁性粒子41a和第一非固溶相41b構(gòu)成，該非磁性粒子41a是由非磁性材料構(gòu)成的結(jié)晶質(zhì)的非磁性粒子，該第一非固溶相41b包圍非磁性粒子41a并由與非磁性粒子41a不固溶的材料構(gòu)成。
非磁性粒子41a具有hcp結(jié)構(gòu)或fcc結(jié)構(gòu)，由從Co、Cr、Ru、Re、Ti、Hf、以及這些的合金中選出的至少一種非磁性材料構(gòu)成，例如可列舉出Ru或CoCrRu。非磁性粒子41a是hcp結(jié)構(gòu)時優(yōu)選(001)面相對面內(nèi)方向大致平行；非磁性粒子41a是fcc結(jié)構(gòu)時優(yōu)選(111)面相對面內(nèi)方向大致平行。在非磁性中間層41與記錄層42的界面上，能夠使磁性粒子42a在非磁性粒子41a上外延成長，通過控制非磁性粒子41a的粒徑以及與相鄰的非磁性粒子41a之間的間隙，能夠同時控制磁性粒子42a的粒徑與相鄰的磁性粒子42a的間隙。
另外，第一非固溶相41b由與上述第二非固溶相42b相同的材料構(gòu)成。第一非固溶相41b的體積濃度以非磁性中間層41的體積為基準，優(yōu)選設(shè)定在2vol％～40vol％的范圍內(nèi)。而且，特別優(yōu)選第一非固溶相41b的體積濃度大于或等于第二非固溶相42b的體積濃度。格外優(yōu)選具有這樣的關(guān)系第一非固溶相41b的體積濃度第二非固溶相42b的體積濃度＝1∶1～1.5∶1。因為磁性粒子42a在非磁性粒子41a上成長而具有粒徑變大的傾向，所以通過使第一非固溶相41b的體積濃度大于或等于第二非固溶相42b的體積濃度，能夠?qū)崿F(xiàn)磁性粒子42a的孤立化。
優(yōu)選通過形成在非磁性中間層41的下側(cè)的基底層31來控制非磁性粒子41a的粒徑?；讓?1由在第一實施方式中說明了的基底層31的材料構(gòu)成。由于基底層31作為非磁性粒子41a的成長核而發(fā)揮作用，從而能夠控制非磁性粒子41a的配置，進而能夠提高結(jié)晶定向性以及結(jié)晶性。
在基底層31的材料中，優(yōu)選具有fcc結(jié)構(gòu)而(111)面與基板面大致平行、與非磁性粒子41a的晶格不兼容比例在10％以下的材料。即，結(jié)晶學上優(yōu)選基底層31fcc結(jié)構(gòu)(111)面//非磁性中間層41fcc結(jié)構(gòu)(111)面或者hcp結(jié)構(gòu)(001)，并且晶格不兼容比例在10％以下。
另外，因為通過由軟磁性材料來形成基底層31，從而基底層31能夠作為軟磁性內(nèi)層12的一部分來發(fā)揮功能，所以能夠減小從磁頭到軟磁性內(nèi)層12表面的間距，從而能夠提高電磁變換特性。此外，設(shè)不設(shè)基底層31均可。
此外，在本實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)40中，在基底層31的下側(cè)設(shè)有種子層。其具有在第一實施方式中說明了的功能。此外，設(shè)不設(shè)基底層31均可。
下面，說明形成非磁性中間層41以及記錄層42的方法。
使用濺射法來形成非磁性中間層41以及記錄層42，例如使用DC磁控濺射裝置、ECR濺射裝置等，在含有絕緣材料時，使用RF磁控濺射裝置來形成。
形成非磁性中間層41時，可以同時對成為非磁性粒子41a的非磁性材料的濺射靶、和成為第一非固溶相41b的材料的濺射靶進行濺射，也可以使用將成為非磁性粒子41a的非磁性材料與成為第一非固溶相41b的材料復(fù)合化而成的材料。在形成記錄層42時，與非磁性中間層41的情況同樣，可以分別針對磁性粒子42a的磁性材料與第二非固溶相42b的非磁性材料而使用濺射靶，也可以使用復(fù)合化了的材料。
成膜時的環(huán)境氣體壓力優(yōu)選設(shè)定在2Pa～8Pa的范圍內(nèi)。能夠促進非磁性粒子41a或磁性粒子42a的孤立化。另外，環(huán)境氣體優(yōu)選使用Ar氣、或添加了氧氣的Ar氣。
根據(jù)本實施方式，因為由非磁性粒子41a以及第一非固溶相41b來形成設(shè)在記錄層42的下側(cè)的非磁性中間層41，對非磁性粒子41a以自身形成的方式來隔離而進行配置，進而記錄層42的磁性粒子42a從非磁性粒子41a的表面進行結(jié)晶成長，所以能夠控制磁性粒子42a的粒徑以及相鄰的磁性粒子42a間的間隙。因此，能夠同時實現(xiàn)磁性粒子42a的細微化以及孤立化。
本實施例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)如以下所示構(gòu)成。從基板側(cè)依次為玻璃基板/軟磁性內(nèi)層CoNbZr膜(120nm)/種子層Ta膜(5nm)/基底層NiFe膜(5nm)/非磁性中間層Ru86vol％-(SiO2)14vol％膜(20nm)/記錄層(Co76Cr9Pt15)76vol％-(SiO2)24vol％膜(10nm)/保護膜碳膜(4nm)/潤滑層AM3001膜(1.5nm)。使用Ar氣體環(huán)境的濺射裝置來形成，CoNbZr膜、Ta膜、NiFe膜、碳膜使用DC磁控濺射裝置，將Ar環(huán)境氣體壓力設(shè)定為0.5Pa，從而成膜。另外非磁性中間層以及記錄層使用RF磁控濺射裝置，將Ar環(huán)境氣體壓力設(shè)為4.0Pa。成膜時的溫度為室溫。通過浸漬法來涂敷潤滑層。此外，上述括號內(nèi)的數(shù)值表示膜厚。
取代實施例4的非磁性中間層，使用Ru60vol％-(SiO2)35vol％膜(20nm)來形成，除此之外與實施例4相同。
取代實施例4的非磁性中間層，使用Ru膜(20nm)來形成，除此之外與實施例4相同。
圖7A～7C是俯視各實施例4、5、以及比較例3涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的記錄層的TEM照片的模式圖。圖中的曲線表示磁性粒子42a、42a-1的輪廓。
參照圖7A～7C，將圖7A以及圖7B所示的實施例4以及實施例5涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的記錄層，與圖7C所示的在非磁性中間層使用了Ru膜的比較例3相比較，可知前者促進了非磁性粒子41a的孤立化以及細微化。磁性粒子的平均粒徑為，實施例45.6nm、實施例55.5nm、比較例37.7nm。
特別在實施例5中，相鄰磁性粒子42a的間隙、即夾著由SiO2構(gòu)成的第二非固溶相42b的部分的磁性粒子42a間的距離比實施例4大。另外可知，相對圖7C所示的第二非固溶相42b-1，在實施例5中第二非固溶相42b均勻的包圍著磁性粒子42a。將非磁性中間層的第一非固溶相的體積濃度從14vol％調(diào)至35vol％，由于比磁性層的第二非固溶相的體積濃度、即24vol％高，可知記錄層的磁性粒子之間的間隙增大了。
圖8是表示實施例4以及5涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的特性的圖。參照圖8，針對α而言，實施例5比實施例4更靠近1。如上述，α越靠近1表示磁性粒子的磁孤立化越順利，從而可知實施例5比實施例4的磁孤立化順利。此外，可知與上述的俯視TEM照片的物理性孤立化一致。
針對S/Nm而言，相對實施例4的11dB，實施例5的18dB有大幅度的提高。可知當符合α的結(jié)果時，促進了磁性粒子的孤立化，從而減低了介質(zhì)干擾而提高了S/Nm。
另外，相對實施例4，實施例5的D50也同樣較大。因此可知能夠進一步進行高密度記錄。
因此，根據(jù)本實施例，通過將非磁性中間層做成Ru-(SiO2)膜，與Ru相比能夠?qū)崿F(xiàn)磁性粒子的孤立化以及細微化。另外，可根據(jù)非磁性中間層的第一非固溶相的體積濃度來控制磁性粒子間的間隙，從而能夠?qū)崿F(xiàn)磁性粒子的磁孤立化。進而通過使非磁性中間層的第一非固溶相的體積濃度比記錄層的第二非固溶相的體積濃度高，能夠進一步實現(xiàn)磁性粒子的孤立化，能夠提高S/Nm和D50。
此外，雖然沒有圖示，但通過實施例4以及5的垂直磁記錄介質(zhì)的剖面TEM觀察，可以確認在非磁性中間層41以及記錄層42中，非磁性粒子與磁性粒子具有向膜厚方向延伸的柱狀結(jié)構(gòu)。
此外，對于平均粒徑的測定方法，是提取俯視TEM照片(在照片上是200萬倍)的磁性粒子的輪廓，用掃描設(shè)備讀入到PC中并求出磁性粒子的面積，將與其面積相當?shù)恼龍A的直徑作為磁性粒子的粒徑，隨機選擇150個磁性粒子并求出它們的粒徑的平均值，作為平均粒徑。
另外，以與第一實施方式涉及的實施例1以及2相同的條件測定了垂直頑磁力、飽和磁化、α。另外，使用上浮量17nm的復(fù)合型磁頭(記錄磁頭單磁極磁頭、寫磁心寬度0.5μm、再現(xiàn)磁頭(GMR元件)讀磁心寬度0.25μm)測定了S/Nm以及D50。
(第三實施方式)針對本發(fā)明的第三實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)進行說明，其是在記錄層上設(shè)有軟磁性遮蔽層。
圖9是本發(fā)明的第三實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。在圖中，對于與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，省略說明。
參照圖9，垂直磁記錄介質(zhì)50由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、種子層13、基底層31、非磁性中間層15、記錄層16、軟磁性遮蔽層51、保護膜18、以及潤滑層19。
軟磁性遮蔽層51形成在第一或第二實施方式中說明了的記錄層16上，例如由厚度為2～50nm的高透磁率的軟磁性材料構(gòu)成。作為軟磁性遮蔽層51所用的軟磁性材料，由含有從Fe、Co、Ni、Al、Si、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、C、B中選出的至少一種元素的非晶體或微結(jié)晶的合金、或這些的合金的層壓膜構(gòu)成。例如，可以使用Ni80Fe20、Ni50Fe50、FeNi、FeAlSi、FeTaC、CoNbZr、CoCrNb、CoTaZr、NiFeNb等。
軟磁性遮蔽層51優(yōu)選易磁化軸方向為面內(nèi)方向。進而，特別優(yōu)選易磁化軸方向相對磁道的縱方向為垂直方向，即相對記錄方向為垂直方向。能夠盡可能的抑制在軟磁性遮蔽層51中產(chǎn)生成為干擾源的磁壁。例如，垂直磁記錄介質(zhì)50為磁盤時，在半徑方向設(shè)定易磁化軸；垂直磁記錄介質(zhì)50為橫向型的磁帶時，在磁帶的寬方向設(shè)定易磁化軸。
軟磁性遮蔽層51優(yōu)選為透磁率在20～2000范圍內(nèi)的軟磁性材料。對于高頻率的記錄磁場有良好的跟蹤性。
另外，軟磁性遮蔽層51的飽和磁化優(yōu)選在0.1T～2.4T的范圍。當超過2.4T時，記錄磁頭的磁極材料的選擇范圍受到了限制。
進而，對于軟磁性遮蔽層51，將記錄磁頭的主磁極的磁性材料的飽和磁通密度設(shè)為BsH、將主磁極前端部的厚度設(shè)為tH，則軟磁性遮蔽層51的飽和磁通密度BsS、厚度tS優(yōu)選設(shè)定為BsS×tS＜BsH×tH。通過來自主磁極的磁場能夠可靠的使軟磁性遮蔽層51磁飽和。
在本實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)50中，因為在記錄層16上設(shè)有軟磁性遮蔽層51，所以在記錄磁場的強度比規(guī)定量小時，記錄磁場被吸入軟磁性遮蔽層51而不能到達記錄層。通過使記錄磁場為使軟磁性遮蔽層51磁飽和的磁場的大小以上，能夠使記錄磁場通過軟磁性遮蔽層51而磁化記錄層。
圖10是表示本實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的記錄的狀況的圖。此外，為了便于說明，對于圖10～圖12，省略保護膜18以及潤滑層19的圖示。
參照圖10，在記錄時，從磁存儲裝置的與垂直磁記錄介質(zhì)50相對向的記錄磁頭的主磁極55的前端部，向垂直磁記錄介質(zhì)50施加記錄磁場Hw。當施加記錄磁場時，記錄磁場在使軟磁性遮蔽層51磁飽和的磁場以下時，來自記錄磁頭的磁通會被吸入軟磁性遮蔽層51，從而不會到達記錄層16。進而當增加記錄磁場時，與主磁極的前端部的大致中央部分相對向的軟磁性遮蔽層51的區(qū)域51a磁飽和。當磁飽和時，記錄磁場透過軟磁性遮蔽層51而到達記錄層16，進而到達軟磁性內(nèi)層12。這樣一來，對記錄層16施加記錄磁場從而產(chǎn)生磁化Ma。這里，從主磁極55前端部的周邊部泄露的磁場Hwb比中心部弱，這樣的磁場Hwb被吸入軟磁性遮蔽層51。因為從中心部泄露的磁場Hwa使軟磁性遮蔽層51磁飽和，所以能夠使軟磁性遮蔽層51飽和的區(qū)域16a的面內(nèi)方向的大小比主磁極前端部55小。
圖11是俯視圖10的圖。參照圖11，軟磁性遮蔽層51飽和的區(qū)域形成在主磁極55前端部的大致正下方。沿著垂直磁記錄介質(zhì)50移動的方向(箭頭所示方向Mv)，形成被對應(yīng)于記錄信號的磁化遷移區(qū)域16a包圍的位。另一方面，對于磁道寬方向，能夠形成與軟磁性遮蔽層51飽和的區(qū)域大致同寬的磁道Tkn。即，通過將飽和區(qū)域51a的寬度控制在與磁道Tkn寬度同等程度，能夠解決消除相鄰磁道Tkn-1、Tkn+1的磁化的問題，即能夠解決輔助磁道消除的問題。例如，根據(jù)記錄電流值、軟磁性遮蔽層51的透磁率和膜厚等來控制飽和區(qū)域51a的寬度。
圖12是表示本實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的再現(xiàn)的狀況的圖。參照圖12，再現(xiàn)磁頭56使用由防護罩沿著垂直磁記錄介質(zhì)50的移動方向夾著MR元件而構(gòu)成的裝置。當使再現(xiàn)磁頭56接近垂直磁記錄介質(zhì)50時，由于在MR元件上流過的傳感電流或軟磁性遮蔽層51的磁化的影響，會在防護罩58a-軟磁性遮蔽層51-防護罩58b上產(chǎn)生磁場，從而能夠使與防護罩58a、58b相對向的軟磁性遮蔽層51與其之間的區(qū)域51c磁飽和。軟磁性遮蔽層51的易磁化軸在面內(nèi)方向，因為在軟磁性遮蔽層51中磁場的方向是面內(nèi)方向，所以用弱的磁場就能夠使其磁飽和。例如，使用Ni50Fe50的軟磁性材料，在240A/m程度的磁場中就能夠使其磁飽和。其結(jié)果，通過軟磁性遮蔽層51的飽和區(qū)域51c，并透過從下側(cè)的記錄層16的磁化Ma泄露的磁場，到達再現(xiàn)磁頭56的MR元件59。因此，能夠再現(xiàn)記錄層16的磁化狀態(tài)。
圖13是俯視圖12的圖。參照圖13，軟磁性遮蔽層51的飽和區(qū)域51c是與防護罩58a、58b相對向的軟磁性遮蔽層51與其之間的區(qū)域，MR元件59能夠?qū)Ρ挥涗泴?6的磁化遷移區(qū)域16a包圍的磁化泄露的磁場進行再現(xiàn)。通過使飽和區(qū)域51c的寬度與磁道寬度相等，能夠減低來自相鄰磁道Tkn-1、Tkn+1的交叉干擾。另外，可以相對于飽和區(qū)域51c的寬度，減小MR元件59的寬度。
以下，對本實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)50的制造方法進行說明。垂直磁記錄介質(zhì)50從圖9所示的基板11側(cè)開始，與第一實施方式或者第二實施方式中說明的方法同樣，從軟磁性內(nèi)層12形成到記錄層16。
軟磁性遮蔽層51使用濺射法，例如使用DC磁控裝置來進行。作為相對垂直磁記錄介質(zhì)50記錄時的移動方向，將易磁化軸定向在垂直方向的方法，可以使用以下兩個方法。
圖14是示意性表示施加磁場使易磁化軸定向的成膜裝置的圖。參照圖14，在垂直磁記錄介質(zhì)50的中心配置磁極60N，在外周配置磁極60S，在半徑方向施加直流磁場Hap，使垂直磁記錄介質(zhì)50例如沿著Rt方向旋轉(zhuǎn)，同時入射軟磁性遮蔽層51的濺射粒子。這里，直流磁場設(shè)定為80kA/m程度。此外，圖中，雖然表示了在垂直磁記錄介質(zhì)50的一部分施加直流磁場的情況，但也可以在整個外周配置外周的磁極60S，并對整個垂直磁記錄介質(zhì)50施加直流磁場。
圖15是示意性表示傾斜入射濺射粒子使易磁化軸定向的成膜裝置的圖。參照圖15，將垂直磁記錄介質(zhì)50例如沿著Rt方向旋轉(zhuǎn)，同時入射軟磁性遮蔽層51的濺射粒子IB。相對圓周方向θr與垂直磁記錄介質(zhì)50面垂直的方向(Z方向)所形成的面，使入射方向朝向垂直磁記錄介質(zhì)50的外周方向只傾斜入射角θin。入射角θin優(yōu)選設(shè)定為大于0度而在60度以下。接著，保護膜18以及潤滑層19與第一實施方式同樣的形成。
根據(jù)以上所述，能夠形成將軟磁性遮蔽層51的易磁化軸定向在相對記錄時的移動方向垂直的方向上的垂直磁記錄介質(zhì)50。
根據(jù)本實施方式，在設(shè)在記錄層16上的軟磁性遮蔽層51的一部分上，由記錄磁場來形成飽和區(qū)域并通過記錄磁場，從而能夠只磁化飽和區(qū)域的下側(cè)的記錄層16。因此，能夠抑制來自記錄磁頭的磁通的擴散，并能夠防止相鄰磁道消除。另外，因為集中了來自記錄磁頭的磁通，所以能夠增強記錄磁場，提高記錄層的寫入性能。
圖16是本實施方式的變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。在圖中，對于與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，省略說明。
參照圖16，垂直磁記錄介質(zhì)55由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、種子層13、基底層31、非磁性中間層15、記錄層16、非磁性層52、軟磁性遮蔽層51、保護膜18、以及潤滑層19，除在記錄層16與軟磁性遮蔽層51之間設(shè)有非磁性層52之外，其他和第三實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)相同。
非磁性層52通過濺射法等形成，厚度設(shè)定在0.5nm～20nm的范圍內(nèi)，由非磁性材料構(gòu)成。非磁性材料沒有特別的限制，例如可使用SiO2、Al2O3、TiO2、TiC、C、氫化碳等。
根據(jù)本實施方式，通過在記錄層16與軟磁性遮蔽層51之間設(shè)有非磁性層，能夠防止在記錄層16與軟磁性遮蔽層51磁性結(jié)合。
下面，表示本實施方式的實施例。
本實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)如下所示構(gòu)成。從基板側(cè)依次為玻璃基板/軟磁性內(nèi)層CoNbZr膜(200nm)/種子層Ta膜(5nm)/基底層NiFe膜(5nm)/非磁性中間層Ru膜(20nm)/記錄層(Co86Cr8Pt6)90vol％-(SiO2)10vol％膜(10nm)/非磁性層Ta膜(4nm)/軟磁性遮蔽層Ni80Fe20膜(Xnm，飽和磁密度1.1T)/保護膜碳膜(10-Xnm)/潤滑層AM3001膜(1.5nm)。將軟磁性遮蔽層的NiFe膜的膜厚X做成為0～10nm不同的樣本。另外，為了使從記錄磁頭到記錄層表面的距離一定，相對NiFe膜的膜厚Xnm，將保護膜的膜厚做成為1-Xnm。此外，使用Ar氣體環(huán)境的濺射裝置來形成，CoNbZr膜、非磁性膜的Ta膜、軟磁性遮蔽層的NiFe膜、以及碳膜使用DC磁控濺射裝置，Ar環(huán)境氣體下將壓力設(shè)定為0.5Pa，從而成膜。另外，種子層的Ta膜、基底層的NiFe膜、以及Ru膜使用DC磁控濺射裝置，在Ar環(huán)境氣體下將壓力設(shè)定為4.0Pa。記錄層使用RF磁控濺射裝置，在Ar環(huán)境氣體下將壓力設(shè)為4.0Pa。成膜時的溫度為室溫。通過浸漬法來涂敷潤滑層。此外，上述括號內(nèi)的數(shù)值表示膜厚。
圖17是表示實施例6的S/Nm與軟磁性遮蔽層膜厚的關(guān)系的圖。參照圖17可知，設(shè)有軟磁性遮蔽層時比沒有設(shè)軟磁性遮蔽層(膜厚＝0)時的S/Nm高。另外，通過增厚軟磁性遮蔽層膜厚，來增加S/Nm，使膜厚變?yōu)樽畲?nm。由此，隨著膜厚的增加，吸入來自記錄磁頭的磁通的磁通量變大，而透入記錄層的磁通量減少，從而飽和區(qū)域的面積減少，狹窄的磁通只通過變得狹小的飽和區(qū)域來磁化記錄層，其結(jié)果，可以推斷能夠通過強記錄磁場來磁化與主磁極同等大小的狹小范圍的記錄層。
此外，使用上浮量8nm的復(fù)合型磁頭(記錄磁頭單磁極磁頭、寫磁心寬度0.2μm、飽和磁通密度×寫磁心厚度0.4μm、記錄電流5mA、再現(xiàn)磁頭(GMR元件)讀磁心寬度0.12μm)對S/Nm進行測定，使記錄密度為500kFCI。此外，后述的圖19、圖20的測定條件也相同。
圖18是表示相鄰磁道消除試驗中的實施例6的再現(xiàn)輸出衰減率與軟磁性遮蔽層膜厚的關(guān)系的圖。參照圖18可知，設(shè)有軟磁性遮蔽層時比沒有設(shè)軟磁性遮蔽層時(膜厚＝0)的相鄰磁道的再現(xiàn)輸出的衰減率小。另外可知，隨著軟磁性遮蔽層的膜厚的增加，相鄰磁道的再現(xiàn)輸出的衰減率只減少。由此可知，軟磁性遮蔽層抑制了磁通向磁道寬方向泄露。
此外，這樣進行相鄰磁道消除試驗以100kFCI的記錄密度對測定磁道進行記錄，在測定初期再現(xiàn)輸出V0后，使記錄磁頭偏離磁道0.25μm并重復(fù)100次DC消除動作，之后，回到測定磁道并對測定磁道的再現(xiàn)輸出進行測定，結(jié)果再現(xiàn)衰減率(％)＝(V1-V0)/V0×100％。
圖19是表示實施例6的S/Nm與記錄電流的關(guān)系的圖。此外使用了在圖17中表示S/Nm為最大值的、軟磁性遮蔽層膜厚為8nm的樣本。
參照圖19可知，相對記錄電流而S/Nm表示最大值。由此可知，在軟磁性遮蔽層上形成了適度大小的飽和區(qū)域時，來自記錄磁頭的磁通集中，從而能夠進行充分的寫入。
本實施例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)如下所示構(gòu)成。從基板側(cè)依次為玻璃基板/軟磁性內(nèi)層CoTaZr膜(200nm)/非磁性中間層Ru膜(20nm)/記錄層(Co79Cr8Pt13)90vol％-(SiO2)10vol％膜(10nm)/非磁性層Ta膜(Xnm)/軟磁性遮蔽層Ni50Fe50膜(20nm，飽和磁密度1.3T)/保護膜碳膜(4nm)/潤滑層AM3001膜(1.5nm)。將非磁性層的Ta膜的膜厚X做成為2～10nm不同的樣本。此外，成膜條件與實施例6相同。
圖20是表示實施例7的S/Nm與非磁性層膜厚的關(guān)系的圖。參照圖20，S/Nm在非磁性層膜厚為2nm時為最高9.6dB。可知比沒有設(shè)非磁性層時(膜厚＝0)提高了1.4dB。另外，S/Nm隨著非磁性層膜厚的增加而只減少。由此，通過設(shè)置非磁性，能夠防止記錄層與軟磁性遮蔽層磁性結(jié)合，而能提高S/Nm。
(第四實施方式)針對本發(fā)明的第四實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)進行說明，該垂直磁記錄介質(zhì)在記錄層上設(shè)有在非磁性母相等上配置了半硬的或軟磁性的磁性粒子的磁通狹縫層。
圖21是本發(fā)明的第四實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。在圖中，對于與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，省略說明。
參照圖21，垂直磁記錄介質(zhì)50由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、種子層13、基底層31、非磁性中間層15、記錄層16、磁通狹縫層71、保護膜18、以及潤滑層19。
磁通狹縫層71形成在第一或第二實施方式中說明的記錄層16上，其這樣形成厚度為2nm～20nm，半硬或者軟磁性的磁性粒子被由非磁性材料構(gòu)成的非磁性母相或非磁性晶界包圍，在膜厚方向具有易磁化軸。磁性微粒之間由于在面內(nèi)方向被非磁性母相或非磁性粒子分離，所以被磁性孤立化，因為在膜厚方向具有易磁化軸，所以來自記錄磁頭的磁通被具有比非磁性母相或非磁性粒子的部分高的透磁率的半硬的或軟磁性的磁性粒子所吸入，特別是能夠吸入到距離記錄磁頭最近的磁性粒子中。所吸入的磁通通過與磁通狹縫層71相接的記錄層16而到達軟磁性內(nèi)層12。因此，具有實質(zhì)將記錄磁頭連接到記錄層16的效果，并具有增強記錄磁場以及使記錄磁場的空間分布變陡的效果。
具體地說，磁通狹縫層71由半硬的鐵氧體膜、含有半硬的鐵氧體粒子或軟磁性微粒的粒狀膜、或者軟磁性納米結(jié)晶膜構(gòu)成。
半硬的鐵氧體膜優(yōu)選具有針狀結(jié)構(gòu)的γ氧化鐵(γ-Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、六角平板狀的鋇鐵氧體(BaFe12O19)等。將這些材料用于濺射靶，通過濺射法加熱而形成基板，在形成后通過磁場中熱處理在膜厚方向付與磁各向異性。
另外，對于含有半硬的鐵氧體粒子或軟磁性粒子的粒狀膜，半硬的鐵氧體粒子可以使用上述的γ-Fe2O3、Fe3O4、BaFe12O19等的粒子，另外軟磁性粒子可以使用含有從Co、Fe、Ni中選擇出的至少一種元素的材料。非磁性母相由從SiO2、Al2O3、C、Fe3O4中選擇出的至少一種材料構(gòu)成。例如γ-Fe2O3粒子或Fe3O4粒子，粒子尺寸在針形狀的縱方向的長度為10nm左右，縱方向的頑磁力為15.8kA/m(200Oe)～35.6kA/m(450Oe)，飽和磁化為70emu/g～80emu/g。另外，BaFe12O19粒子的六角形的大小為數(shù)十nm程度，厚度為10nm左右，厚度方向的頑磁力為15.8kA/m(200Oe)～47.4kA/m(600Oe)，飽和磁化為50emu/g～80emu/g。
軟磁性納米結(jié)晶膜例如由FeMB(M＝Zr、Hf、Nb)膜或FeMO(M＝Zr、Hf、Nb、Y、Ce)膜等形成，由含有較多的α-Fe的磁性粒子、和含有較多的上述M以及B或O的非磁性并且非晶體的晶界部構(gòu)成。磁性粒子的面內(nèi)方向的粒徑為10nm到100nm，在相鄰的磁性粒子之間，晶界部物理性隔離磁性粒子。例如，如J.Appl.Phys.vol.81(1997)，P2736中記載的那樣，通過在FeMB中添加1原子％程度的Cu(例如Fe84Nb3.5Zr3.5B8Cu1)而使化學合成最佳化，能夠提高透磁率，另外有細微化結(jié)晶的效果。
對于軟磁性納米結(jié)晶膜，通過濺射法等在記錄層16上形成例如厚度為8nm的FeZrB膜。在結(jié)晶化處理前通過用低溫進行熱處理，保持結(jié)晶粒子的大小，從而能夠提高透磁率。
根據(jù)本實施方式，因為在記錄層16上設(shè)有由被非磁性母相或非磁性晶界包圍的磁性粒子配置而成的磁通狹縫層71，所以使從記錄磁頭通過磁通狹縫層71以及記錄層16而流通到軟磁性內(nèi)層12的磁通，在磁通狹縫層71中變得狹窄到可通過磁性粒子的程度，從而能夠抑制從記錄磁頭到記錄層16上的磁通的擴散，并能夠集中磁通。因此，能夠防止磁通的擴散導(dǎo)致的相鄰磁道的消除，從而能夠提高磁道密度。另外，在磁道的縱方向也能夠?qū)⒋呕w移區(qū)域的寬度變窄，從而能夠提高線記錄密度。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)高記錄密度的垂直磁記錄介質(zhì)。
(第五實施方式)針對本發(fā)明的第五實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)進行說明，該垂直磁記錄介質(zhì)在記錄層上設(shè)有在非磁性母相中配置了非磁性粒子的磁通狹縫層。
圖22是本發(fā)明的第五實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。在圖中，對于與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，省略說明。
參照圖22，垂直磁記錄介質(zhì)75由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、種子層13、基底層31、非磁性中間層15、記錄層16、磁通狹縫層76、保護膜18、以及潤滑層19。
磁通狹縫層76例如厚度為2nm～10nm，在由稀土金屬與過度金屬的合金構(gòu)成的強磁性母相76a中配置非磁性微粒76b而構(gòu)成。強磁性母相19的稀土金屬可從Tb、Gd、以及Dy中選擇，可以包含一種或兩種以上。另外，過度金屬可從Fe以及Co中選擇，可以包含一種或兩種。強磁性母相76a例如可列舉出TbFeCo、GdFeCo、DyFeCo等，在稀土類與FeCo的合金時，在表示(Tb、Gd、Dy、或這些的合金)x(Fe100-yCoy)100-x時，優(yōu)選設(shè)定x＝10原子％～30原子％、y＝40原子％以下。在這樣的范圍中，因為強磁性母相的易磁化軸在膜厚方向，所以能夠?qū)?yīng)來自記錄磁頭的磁通的增減來通過磁通。其結(jié)果，能夠回避強磁性母相的磁飽和，從而能夠使磁通變得狹窄。
非磁性微粒76b由從由Si、Al、Ta、Zr、Y、以及Mg構(gòu)成的群中的任意的一種元素、和從由O、C、以及N所構(gòu)成的群中的至少任意一種元素的化合物構(gòu)成。具體地說，可從與第二實施方式的第二非固溶相42b大致相同的材料中選擇。因為這些氧化物、氮化物、碳化物等形成共有結(jié)合性的化合物，所以易于與構(gòu)成強磁性母相76a的稀土金屬-過度金屬合金材料分離，在強磁性母相76a中呈微粒狀而析出。即，非磁性微粒76b能夠在強磁性母相19中自行形成。
非磁性微粒76b優(yōu)選含有Y(釔)。非磁性微粒76b含有氧時，會阻礙形成強磁性母相76a中的稀土金屬與氧的選擇性結(jié)合(例如Tb-O)，從而能夠防止強磁性母相76a的飽和磁通密度的降低。
優(yōu)選非磁性微粒76b的平均粒徑設(shè)定在3nm～10nm的范圍內(nèi)，非磁性粒子和與其相鄰的非磁性粒子的平均間隙設(shè)定在0.5nm～10nm的范圍內(nèi)。通過設(shè)定在這樣的范圍，能夠相對所記錄的位的大小充分的使磁通變得狹窄。
磁通狹縫層76可通過真空蒸鍍法、濺射法等來形成，例如使用濺射法時，例如通過使用TbFeCo的濺射靶與YSiO2濺射靶同時進行濺射來形成磁通狹縫層76。作為本實施方式的一個實施例，使用RF磁控濺射裝置，在記錄層上同時對TbFeCo(20原子％Tb-72原子Fe-8原子％Co)、YSiO2的濺射靶進行濺射，以磁通狹縫層76的體積為基準，形成70體積％的YSiO2的、厚度為10nm的磁通狹縫層76。此外，在上述兩種濺射靶之外，濺射靶還可以使用將TbFeCo與YSiO2混合而成的合成型的濺射靶。
根據(jù)本實施方式，因為在記錄層16上設(shè)有在強磁性母相76a中配置了非磁性微粒76b的磁通狹縫層76，所以使從記錄磁頭通過磁通狹縫層76以及記錄層16而流通到軟磁性內(nèi)層12的磁通，變得狹窄到在磁通狹縫層76中可通過非磁性微粒76b間的強磁性母相76a的程度，從而能夠抑制從記錄磁頭到記錄層16的磁通的擴散，并能夠集中磁通。因此，能夠防止磁通的擴散導(dǎo)致的相鄰磁道的消除，從而能夠提高磁道密度。另外，在磁道的縱方向也能夠?qū)⒋呕w移區(qū)域變窄，從而能夠提高線記錄密度。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)高記錄密度的垂直磁記錄介質(zhì)。
圖23是第五實施方式的變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。
本實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)80由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、種子層13、基底層31、非磁性中間層15、記錄層16、磁通狹縫層81、保護膜18、以及潤滑層19，取代圖22所示的磁通狹縫層76而設(shè)有磁通狹縫層81，該磁通狹縫層81由在記錄層16的表面形成并由非磁性材料構(gòu)成的結(jié)晶成長核81b、和由填充在相鄰的結(jié)晶成長核81b的間隙中的軟磁性材料的軟磁性母層81a構(gòu)成，除此之外與第五實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)相同。
由從Al、Ta、Ti、Ag、Cu、Pb、Si、B、Zr、Cr、Ru、Re、以及這些的合金中選擇出的非磁性材料，通過濺射法、真空蒸鍍法、CVD法等，在記錄層16的表面形成磁通狹縫層81的結(jié)晶成長核81b。結(jié)晶成長核81b是在成膜過程的初期形成的結(jié)晶成長的核，能夠根據(jù)基板溫度、蒸鍍量、蒸鍍速度等來控制結(jié)晶成長核81b的大小和相鄰的結(jié)晶成長核81b之間的間隙。
軟磁性母層81a由高飽和磁通密度的軟磁性材料、例如與軟磁性內(nèi)層12大致相同的材料填充而成。此外，優(yōu)選軟磁性母層81a的厚度比結(jié)晶成長核81b的厚度薄。能夠防止磁通的擴散并能夠有效的使磁通變得狹窄。
根據(jù)本實施例，因為在記錄層16與保護層18之間，在軟磁性母層81a上隔離配置有由非磁性材料構(gòu)成的結(jié)晶成長核81b，所以在記錄時，填充在結(jié)晶成長核81b之間的軟磁性材料能夠使來自記錄磁頭的磁通變得狹窄，從而能夠抑制磁通的擴散，能夠?qū)⒋磐械接涗泴?6上。此外，可以在磁通狹縫層76、81與記錄層16之間設(shè)置厚度為1.0～5.0nm的非磁性層。從而能夠切斷磁通狹縫層76、81與記錄層16之間的磁相互作用。
(第六實施方式)針對本發(fā)明的第六實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)進行說明，該垂直磁記錄介質(zhì)在軟磁性內(nèi)層與記錄層之間配置有由軟磁性材料構(gòu)成的梢狀磁性體。
圖24是本發(fā)明的第六實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。在圖中，對與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，省略說明。
參照圖24，本實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)90由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、非磁性中間層15、梢狀磁性體91、記錄層16、保護膜18、以及潤滑層19。
梢狀磁性體91例如由通過濺射法形成的、頑磁力在79kA/m以下的半硬材料或軟磁性材料構(gòu)成，在膜厚方向具有易磁化軸。作為將易磁化軸定向在膜厚方向的方法，在膜厚方向定向易磁化軸的材料例如可以列舉出19原子％～28原子％Gd-Fe膜、20原子％～30原子％Nd-Fe膜、20原子％～30原子Nd-Co膜。通過使用濺射法、例如DC磁控濺射法形成梢狀磁性體91，能夠?qū)⒁状呕S定向在膜厚方向。另外，可以在非磁性中間層15中使用Ru膜或Pd膜，將梢狀磁性體91做成為CoCr膜。
梢狀磁性體91例如大小為0.6nm～20nm×0.6nm～20nm、厚度為2nm～10nm，相鄰梢狀磁性體91的間隔為0.6～20nm，并大致均勻的配置在非磁性中間層15的表面。相對形成在記錄層16上的記錄位的大小，梢狀磁性體91優(yōu)選設(shè)定為至少可以配置兩個以上的梢狀磁性體91的大小以及間隔。從而能夠?qū)碜杂涗洿蓬^的磁通集中到記錄層16。
圖25是第六實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)90的俯視圖。參照圖25，在垂直磁記錄介質(zhì)90的表面現(xiàn)出梢狀磁性體91的圖案。作為所謂的晶體結(jié)構(gòu)而發(fā)揮功能。沒有圖示的磁頭停止在垂直磁記錄介質(zhì)90的表面上時，能夠防止磁頭的吸附。
下面表示形成梢狀磁性體91的方法。
首先，在非磁性中間層15上通過濺射法、蒸鍍法等形成構(gòu)成梢狀磁性體91的軟磁性層。接著，使用旋涂機涂敷電子線抗蝕膜，在烘干處理后，通過電子線總括投影曝光法，對描繪在縮小4倍的模版掩模上的晶體結(jié)構(gòu)形狀圖案進行轉(zhuǎn)印。
接著，進行曝光后烘干處理，顯影并形成抗蝕圖案。將該抗蝕圖案作為掩模，通過離子蝕刻法對軟磁性層進行蝕刻，并進行到非磁性中間層。接著除去抗蝕圖案。
通過這樣的工序，目前的掩模數(shù)據(jù)的地址單元為2.5nm，因為是縮小4倍的圖案化圖案結(jié)構(gòu)，所以能夠形成最小約為0.6nm的梢狀磁性體91。
此外，對于梢狀磁性體91，可以取代圖25所示的俯視所得的圓形的圖案，而做成圖26所示的矩形的圖案18b。圖案18b這樣形成，圖案18b的邊相對于箭頭所示的垂直磁記錄介質(zhì)90的移動方向Mv而垂直并相交。通過控制相對于移動方向Mv的梢狀磁性體91的形狀以及高度，能夠使磁頭與垂直磁記錄介質(zhì)90的表面相接觸，從而能夠減低碰撞可能性。
另外，可以在梢狀磁性體91與記錄層16之間設(shè)有將非磁性層。從而能夠切斷梢狀磁性體91與記錄層16的磁結(jié)合。另外，可以用非磁性層覆蓋梢狀磁性體91，并通過蝕刻法或化學性器械研磨法來進行磨削，對由梢狀磁性體91形成的凹凸進行調(diào)整。從而能夠減低垂直磁記錄介質(zhì)90的表面的粗糙度，能夠進行晶體結(jié)構(gòu)效果的控制。
根據(jù)本實施方式，在軟磁性內(nèi)層12與記錄層16之間設(shè)有梢狀磁性體91，因為梢狀磁性體91在膜厚方向具有易磁化軸，所以可通過梢狀磁性體91來集中來自記錄磁頭的磁通，能夠?qū)⒋磐械接涗泴?6，并能夠使磁場梯度變陡。并且，因為梢狀磁性體91的形狀被轉(zhuǎn)印在膜厚方向，所以在垂直磁記錄介質(zhì)90的表面形成凹凸的晶體結(jié)構(gòu)圖案，從而能夠防止磁頭吸附在表面上。另外，能夠減低磁頭發(fā)生碰撞的可能性。
(第七實施方式)針對本發(fā)明的第七實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)進行說明，該垂直磁記錄介質(zhì)在軟磁性內(nèi)層與記錄層之間配置有由超導(dǎo)材料構(gòu)成的磁通控制層。
圖27是本發(fā)明的第七實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。在圖中，對于與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，省略說明。
參照圖27，垂直磁記錄介質(zhì)100由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、磁通控制層101、記錄層16、保護膜18、以及潤滑層19。
由厚度10nm～1000nm的超導(dǎo)材料，通過使用濺射法、真空蒸鍍法、CVD法、激光切削法等，構(gòu)成磁通控制層101。從記錄磁頭(沒有圖示)-軟磁性內(nèi)層12之間的間距這點考慮，厚度在上述范圍中優(yōu)選50nm以下，從來自磁通控制層101的磁通的泄漏的這點考慮，優(yōu)選大于磁場侵入長的1/3。
雖然磁通控制層101所用的超導(dǎo)材料沒有特別的限制，但優(yōu)選超導(dǎo)臨界溫度Tc為90K～125K的YBa2Cu3O7-δ(0＜δ＜1)、Bi2Sr2CaCu2O8、Bi2Sr2Ca2Cu3O10、Ti2Ba2Ca2Cu3O10等的氧化物超導(dǎo)體、或Nb3Ge、Nb3Al等。
垂直磁記錄介質(zhì)100在超導(dǎo)臨界溫度TC下被冷卻，從而磁通控制層101成為超導(dǎo)狀態(tài)，因為是完全抗磁性體，所以來自記錄磁頭的磁通不能通過磁通控制層101，從而不能到達軟磁性內(nèi)層12。即，來自記錄磁頭的磁通擴散在廣闊的范圍內(nèi)。根據(jù)本實施方式，對磁通控制層101的一部分的區(qū)域進行加熱，使其變化為一般傳導(dǎo)狀態(tài)。其結(jié)果，因為磁通只能夠通過變成為一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域，所以能夠?qū)⒋磐械皆搮^(qū)域，從而能夠在記錄層16中集中磁通。
下面，對本實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)100的記錄再現(xiàn)方法進行說明。
圖28是表示對本實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)進行記錄的狀況的圖。面向垂直磁記錄介質(zhì)100配置的復(fù)合型磁頭110由記錄磁頭、再現(xiàn)磁頭、以及光纖116等構(gòu)成，其中記錄磁頭由主磁極111、對主磁極111進行勵磁的記錄用線圈113、與主磁極111磁連接的旁軛112構(gòu)成；再現(xiàn)磁頭由MR元件等的感磁元件115以及防護罩114等構(gòu)成；光纖116連接到半導(dǎo)體激光器等的激光光源117，前端部縮進，并向垂直磁記錄介質(zhì)100的表面照射光束LB。此外，磁頭110以及垂直磁記錄介質(zhì)100收納在沒有圖示的恒溫容器或恒溫槽等內(nèi)，保持環(huán)境在臨界溫度Tc以下。
在向垂直磁記錄介質(zhì)100記錄信息時，施加記錄磁場，使主磁極111以及旁軛112的下方的磁通控制層101的區(qū)域變化為一般傳導(dǎo)狀態(tài)，使來自記錄磁頭110的磁通在記錄磁頭110與軟磁性內(nèi)層12之間回流，從而磁化記錄層16。具體地說，由光纖向沿著箭頭方向Mv移動的垂直磁記錄介質(zhì)100的上游側(cè)，對垂直磁記錄介質(zhì)100的表面照射光束，通過熱傳導(dǎo)將磁通控制層101加熱到臨界溫度Tc以上，從而形成一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域101a。對于光束，可以根據(jù)垂直磁記錄介質(zhì)100的溫度以及加熱的溫度等適當?shù)倪x擇輸出以及波長，例如功率設(shè)定在數(shù)mW以下，束徑設(shè)定在1μm以下。
這里，因為只用一束光進行加熱，所以對于一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域101a，其與上游的超導(dǎo)狀態(tài)101b之間的邊界部101c的下游的區(qū)域101a成為一般傳導(dǎo)狀態(tài)。因此，因為主磁極111以及旁軛112的正下方的磁通控制層101為一般傳導(dǎo)狀態(tài)并為非磁性狀態(tài)，所以例如來自主磁極111的磁通通過記錄層16a-磁通控制層101-軟磁性內(nèi)層12-磁通控制層101-記錄層16b，從而流通到旁軛112。其結(jié)果，能夠磁化面向磁化主磁極111的記錄層16a。
圖29是用于說明從圖28所示的復(fù)合型磁頭側(cè)所見的磁通控制層的狀態(tài)的圖。表示垂直磁記錄介質(zhì)100向箭頭方向Mv移動，上游側(cè)在圖的右側(cè)。另外，對應(yīng)于形成在記錄層16上的磁道Tkn-1～Tkn+1而表示。
參照圖29，由光纖照射的光束LB對磁通控制層101進行加熱，將邊界部101c作為界線，在超導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域101b的一部分上形成一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域101a。一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域101a這樣設(shè)定其上游側(cè)向磁道的寬方向擴展，越向下游側(cè)越細，在面向主磁極111的區(qū)域，其磁道寬方向的寬度與磁道寬度大致相等。因此，來自主磁極111的磁通能夠限制磁道寬方向而通過記錄層16，不會給相鄰的磁道Tkn-1、Tkn+1的磁化帶來影響。其結(jié)果，能夠防止相鄰磁道的消除，從而提高磁道密度。
另外，對于磁道的縱方向，在一束光時，由于向一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域101a擴展，所以不能夠?qū)⒋磐s進到磁化遷移區(qū)域所夾的1位的磁化區(qū)域程度，但由于限制了磁道寬方向的磁通的擴散，所以能夠增強磁通密度、即記錄磁場，從而能夠提高激光重寫特性和NLTS特性等的寫入性能。
此外，可以取代上述光纖而使用微型透鏡來使激光聚光在垂直磁記錄介質(zhì)100的表面。
回到圖28，對記錄在垂直磁記錄介質(zhì)100上的信息進行再現(xiàn)時，與以往的垂直磁記錄介質(zhì)同樣，由再現(xiàn)磁頭的感磁元件檢測來自磁化了的記錄層16的泄漏磁場。此外，在只進行再現(xiàn)動作時，磁通控制層101可以為一般傳導(dǎo)狀態(tài)。
此外，可以將主磁極111與旁軛112相隔離，在主磁極111與旁軛112之間設(shè)置其它的光纖，從而照射主磁極用與旁軛用的兩束光的光束。具體地說，設(shè)定旁軛用的光束，使其可形成如圖29所示的較大直徑的一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域，將由主磁極用的光束加熱而形成的一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域的大小，設(shè)定為主磁極111的厚度×寬度。進而，通過隔離主磁極111與旁軛112，來分離旁軛用的一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域與主磁極用的一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域。通過做成這樣的結(jié)構(gòu)，能夠進一步增強來自主磁極111的磁通密度、即記錄磁場，并能夠使記錄磁場梯度變陡。
下面，通過計算來求出本實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的效果。
圖30A是表示從記錄磁頭的主磁極向本實施方式涉及的實施例的垂直磁記錄介質(zhì)施加磁通的狀況的圖，圖30B是表示從記錄磁頭的主磁極向比較例的垂直磁記錄介質(zhì)施加磁通的狀況的圖。此外為了便于說明，省略圖示保護層18以及潤滑層19。
參照圖30A，在實施例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)中考慮到，在通過加熱而在磁通控制層101形成的一般傳導(dǎo)區(qū)域是與主磁極111相等或比其窄的區(qū)域時，由于磁通向一般傳導(dǎo)區(qū)域縮進，所以在軟磁性內(nèi)層12的表面上形成由鏡像效果形成的面向主磁極111的假想磁極MP1。因此，在記錄層16中磁通MF1呈集中的狀態(tài)。另外，間距為主磁極111-假想磁極MP1間的距離SP。
另一方面，參照圖30B，對于比較例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)，因為在軟磁性內(nèi)層12’與記錄層16’之間沒有設(shè)置磁通控制層，所以來自主磁極111的磁通向軟磁性內(nèi)層12’擴散，假想磁極MP2相對軟磁性內(nèi)層12’的表面12a’對稱，并形成在表面12a’下方距表面12’的距離為主磁極111-軟磁性內(nèi)層表面12’間的距離SP的位置上。因此，主磁極111-假想磁極MP2間的距離為2×SP。
另外，含有線記錄密度依賴性的信號對噪音比(S/Nm)與間距之間的關(guān)系假定如下表。下表中的S/Nm的變化率為負時，表示隨著間距增加而S/Nm降低。
<線記錄密度><每間距1nm的S/Nm的變化率>
200kFCI -0.1 dB/nm370kFCI -0.3dB/nm480kFCI -0.4dB/nm由以上可知，基于主磁極111-假想磁極MP1、MP2間的距離，用S/Nm與線記錄密度的關(guān)系計算而成為如下所示的結(jié)果。這里，假定SP＝50nm。下述表中S/Nm的增加量表示相對于比較例的實施例的S/Nm的增加量，正值表示實施例的S/Nm高于比較例。
<線記錄密度><S/Nm的增加量>
200kFCI 5dB300kFCI 10dB400kFCI 15dB500kFCI 20dB600kFCI 25dB由上述表可知，實施例大幅度的提高了S/Nm。因此，通過在軟磁性內(nèi)層12與記錄層16之間設(shè)置磁通控制層101，能夠提高S/Nm，并能夠?qū)崿F(xiàn)高密度記錄化。
另外，本實施方式的記錄層16雖然與第一或第二實施方式中說明的記錄層16相同，但本實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)100是在臨界溫度Tc以下使用的，例如，因為現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)材料的臨界溫度Tc為120K或其以下的低溫，所以起因于熱穩(wěn)定性的退磁效應(yīng)較小。因此，能夠放寬以往的垂直磁記錄介質(zhì)要求的磁性粒子的體積限制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)成記錄層16的磁性粒子的進一步細微化，并能夠進一步容易的實現(xiàn)介質(zhì)干擾的減低。
此外，在磁通控制層101與記錄層16之間，可以層壓第一實施方式中說明了的圖1所示的非磁性中間層15。因為構(gòu)成記錄層16的強磁性材料在磁通控制層101上很難外延成長，所以通過設(shè)置非磁性中間層15，能夠提高記錄層16的結(jié)晶性以及結(jié)晶定向性，從而能夠進一步減低介質(zhì)干擾。進而，可以在磁通控制層101與非磁性中間層15之間設(shè)置圖1以及圖2所示的種子層13、基底層31。能夠進一步提高記錄層16的結(jié)晶性以及結(jié)晶定向性。
作為本實施方式涉及的實施例，從基板側(cè)依次為玻璃基板/CoNbZr膜(120nm)/YBa2Cu3O7-δ膜(20nm)/Ta膜(1nm)/Ru膜(2nm)/(Co76Cr9Pt15)90vol％-(SiO2)10vol％膜(10nm)/碳膜(4nm)/AM3001膜(1.5nm)。AM3001膜通過提拉法形成，其它的膜通過濺射法形成。上述括號內(nèi)的數(shù)值表示膜厚。
作為本實施方式的變形例，針對在記錄層上設(shè)有由超導(dǎo)材料構(gòu)成的磁通控制層的垂直磁記錄介質(zhì)進行說明。
圖31是第七實施方式的變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。在圖中，對與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，省略說明。
參照圖31，垂直磁記錄介質(zhì)105由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、記錄層16、磁通控制層106、保護膜18、以及潤滑層19。
在記錄層16上設(shè)置的磁通控制層106以與本實施方式的磁通控制層101相同的方式形成，關(guān)于記錄方法也相同。但是，要按照磁通控制層106的超導(dǎo)材料的種類以及膜厚，對圖28以及圖29所示的光束LB的輸出以及光束的大小進行適當?shù)恼{(diào)整。
對本變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)進行再現(xiàn)時，與圖28以及圖29所示的記錄方法同樣，照射光束而在磁通控制層106上形成一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域，來自記錄層16的磁化的泄漏磁場通過通控制層106的一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域，并由沒有圖示的再現(xiàn)磁頭的感磁元件來檢測，從而進行再現(xiàn)。
根據(jù)本變形例，能夠在記錄磁頭與記錄層16之間使磁通變狹窄，能夠增強磁場并增大記錄磁場梯度。
此外，在本實施方式中，光束可以從垂直磁記錄介質(zhì)100、105的表面照射，也可以從背面照射。
(第八實施方式)針對本發(fā)明的第八實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)進行說明，其在軟磁性內(nèi)層與記錄層之間，設(shè)有由大致均勻配置的非磁性材料構(gòu)成的梢狀非磁性體、和填充在相鄰的梢狀非磁性體的間隙中的超導(dǎo)材料構(gòu)成的磁通狹縫層。
圖32A是本發(fā)明的第八實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖，圖32B是圖32A的X-X剖視圖。在圖中，對于與先前說明了的部分對應(yīng)的部分賦予相同的附圖標記，省略說明。
參照圖32A以及圖32B，垂直磁記錄介質(zhì)140由基板11和在基板11上層壓的各層構(gòu)成，即在基板11上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層12、磁通狹縫層141、記錄層16、保護膜18、以及潤滑層19。
磁通狹縫層101例如厚度為2nm～10nm，由非磁性材料構(gòu)成的梢狀非磁性體141a、與用超導(dǎo)材料填充了相鄰梢狀非磁性體141a的間隙而成的完全抗磁性體141b構(gòu)成。梢狀非磁性體141a所用的非磁性材料例如從Co、Cr、Ru、Re、Ri、Hf、以及這些的合金等的非磁性材料中選擇，優(yōu)選具有hcp結(jié)構(gòu)。記錄層16具有hcp結(jié)構(gòu)時，能夠使其外延成長。梢狀非磁性體141a例如大小為0.6nm～20nm×0.6nm～20nm，從而相鄰梢狀非磁性體141a的間隙GP為0.6～20nm。
另外，作為完全抗磁性體141b所用的超導(dǎo)材料，例如可列舉出與第七實施方式的磁通控制層所用的材料同樣的材料。
梢狀非磁性體101能夠以與第六實施方式的梢狀磁性體大致相同的方式來形成。即，在軟磁性內(nèi)層12上形成由梢狀非磁性體141a構(gòu)成的非磁性膜，然后使用電子線抗蝕膜和電子線總括投影曝光法來制作掩模并進行蝕刻，從而形成梢狀非磁性體141a。接著形成覆蓋梢狀非磁性體141a的超導(dǎo)材料膜，然后使用CMP法等對其磨削到露出梢狀非磁性體141a為止，然后進行平坦化處理。
本實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)140與第七實施方式同樣在臨界溫度Tc以下的環(huán)境中使用，在超導(dǎo)狀態(tài)下使用完全抗磁性體141b。來自記錄磁頭的磁通不能全部通過完全抗磁性體141b，但可通過梢狀非磁性體141a。因此，因為來自記錄磁頭的磁通被集中到梢狀非磁性體141a，所以能夠?qū)⒋磐械接涗泴?6。
此外，從使磁通進一步集中這點考慮，可以使用軟磁性材料來形成梢狀非磁性體141a。
另外，對于本實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)140，因為與第七實施方式的垂直磁記錄介質(zhì)不同，可以不使用光束而進行記錄再現(xiàn)，所以從磁頭的結(jié)構(gòu)簡單這點考慮為最佳。
(第九實施方式)針對具有第一～第六實施方式涉及的垂直磁記錄介質(zhì)的本發(fā)明的第九磁存儲裝置進行說明。
圖33是表示本發(fā)明的實施方式的磁存儲裝置的重要部分的圖。參照圖33，磁存儲裝置120大致由機架121構(gòu)成。在機架121內(nèi)設(shè)有中樞122，其由主軸(沒有圖示)驅(qū)動；垂直磁記錄介質(zhì)123，其固定在中樞122上并旋轉(zhuǎn)；傳動單元124；傳動壁125以及懸架126，它們安裝在傳動單元124上，可在垂直磁記錄介質(zhì)123的半徑方向移動；垂直記錄磁頭128，其由懸架126支撐。
圖34是表示垂直磁記錄磁頭以及垂直磁記錄介質(zhì)的概略剖面圖。參照圖34，垂直記錄磁頭128大致由以下部分構(gòu)成記錄磁頭130，其由主磁極135以及旁軛136構(gòu)成；再現(xiàn)磁頭131，其使用了GMR(Giant MagnetoResistive巨磁阻)元件133。記錄磁頭130由以下部分等構(gòu)成主磁極135，其由用于在垂直磁記錄介質(zhì)123上施加記錄磁場的軟磁性體構(gòu)成；旁軛136，其與主磁極135磁連接；記錄用線圈138，其用于將記錄磁場引導(dǎo)到主磁極135等。另外，再現(xiàn)磁頭131由GMR元件133構(gòu)成，該GMR元件133被使用了旁軛136的下部防護罩與上部防護罩137夾著。
記錄磁頭130從主磁極的前端部135-1相對垂直磁記錄介質(zhì)123在垂直方向上施加記錄磁場，從而對記錄層(沒有圖示)形成垂直方向的磁化。此外，來自主磁極的前端部135-1的磁通還通過軟磁性內(nèi)層(沒有圖示)而回流到旁軛136。主磁極的前端部135-1的軟磁性材料優(yōu)選由飽和磁通密度高的、例如50at％Ni-50at％Fe、FeCoNi合金、FeCoAlO等構(gòu)成。從而能夠防止磁飽和并將高的磁通密度的磁通集中施加到在記錄層130上。
另外，再現(xiàn)磁頭131能夠感知垂直磁記錄介質(zhì)123的磁化泄漏的磁場，能夠根據(jù)與該方向?qū)?yīng)的GMR元件133的阻抗值的變化來取得記錄在記錄層上的信息。此外，可以取代GMR元件133而使用TMR(FerromagneticTunnel Junction Magneto Resistive)元件、彈道(ballistic)MR元件。
本實施方式的磁存儲裝置120的特征在于垂直磁記錄介質(zhì)123。例如，垂直磁記錄介質(zhì)123是第一～第六實施方式以及它們的變形例涉及的垂直磁記錄介質(zhì)。
磁存儲裝置120的基本結(jié)構(gòu)并不僅限定于圖33所示的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所用的垂直磁記錄介質(zhì)123不僅限定于磁盤，也可以是磁帶。
根據(jù)本實施方式，對于磁存儲裝置120，垂直磁記錄介質(zhì)123通過使來自記錄磁頭130的主磁極135的磁通進一步變得狹窄，并集中在記錄層上，從而能夠提高窄磁道化以及線記錄密度，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度記錄。
以上針對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了詳述，但本發(fā)明并不僅限定于所涉及的特定的實施方式，在權(quán)利要求書記載的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以有種種的變形·變更。
例如，在第九實施方式涉及的磁存儲裝置中，雖然作為垂直磁記錄介質(zhì)以磁盤為例進行了說明，但本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)并不僅限于磁盤，還可以是在基板上使用由PET或PEN、聚酰亞胺構(gòu)成的薄膜從而實現(xiàn)螺旋掃描或橫向行進型的磁帶的方式，也可以是磁卡的方式。
工業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，通過在軟磁性內(nèi)層與記錄層之間或記錄層上，設(shè)置磁通狹縫層、磁遮蔽層、或磁通控制層，從而能夠抑制來自記錄磁頭的磁通的擴散，在增強記錄磁場的同時使記錄磁場的梯度變陡，從而能夠?qū)崿F(xiàn)可高密度記錄的垂直磁記錄介質(zhì)。
另外，通過在軟磁性內(nèi)層與記錄層之間，設(shè)置對記錄層的磁性粒子的粒徑以及分布進行控制的非磁性中間層，能夠同時促進記錄層的結(jié)晶粒子的細微化和孤立化并提高S/N，從而能夠?qū)崿F(xiàn)可高密度記錄的垂直磁記錄介質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的記錄層，其特征在于，在上述軟磁性內(nèi)層與記錄層之間具有磁通狹縫層，上述磁通狹縫層是具有在面內(nèi)方向大致磁性孤立化了的大致柱狀結(jié)構(gòu)的軟磁性層。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，在上述磁通狹縫層與記錄層之間還具有非磁性中間層，上述記錄層是在非磁性中間層上外延成長而形成的。
3.如權(quán)利要求2所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，非磁性中間層具有hcp結(jié)晶結(jié)構(gòu)，同時使(001)面為結(jié)晶成長方向，上述磁通狹縫層具有hcp結(jié)晶結(jié)構(gòu)或fcc結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁通狹縫層具有比垂直磁各向異性大的面內(nèi)磁各向異性。
5.如權(quán)利要求4所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述面內(nèi)磁各向異性的各向異性磁場大于711kA/m。
6.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁通狹縫層是由上述大致柱狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶粒子、和在結(jié)晶粒子間形成的晶界部構(gòu)成的。
7.如權(quán)利要求6所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述結(jié)晶粒子與形成晶界部的主要成分大致相同。
8.如權(quán)利要求7所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述晶界部含有比上述結(jié)晶粒子多的惰性氣體。
9.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁通狹縫層是以Co、Fe、Ni、Co類合金、Fe類合金、以及Ni類合金的群中的至少任意一種為主要成分的。
10.如權(quán)利要求9所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁通狹縫層還可以含有由Al、Ta、Ag、Cu、Pb、Si、B、Zr、Cr、Ru、Re、Nb、以及C構(gòu)成的群中的任意一種。
11.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁通狹縫層是相接于軟磁性內(nèi)層而形成的。
12.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁通狹縫層的面內(nèi)磁各向異性大于或等于軟磁性內(nèi)層的面內(nèi)磁各向異性。
13.一種垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述記錄層具備具有柱狀結(jié)構(gòu)的磁性粒子、和包圍該磁性粒子的非磁性的非固溶相；上述非固溶相由氧化物、氮化物、碳化物構(gòu)成。
14.一種垂直磁記錄介質(zhì)的制造方法，該垂直磁記錄介質(zhì)具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的記錄層，其特征在于，具有形成上述軟磁性內(nèi)層的工序；形成記錄層的工序，在上述形成軟磁性內(nèi)層的工序與形成記錄層的工序之間，還具有在大于等于形成記錄層的工序的環(huán)境氣體壓力下，形成由軟磁性材料構(gòu)成的磁通狹縫層的工序。
15.如權(quán)利要求14所述的垂直磁記錄介質(zhì)的制造方法，其特征在于，上述環(huán)境氣體壓力設(shè)定在1Pa～8Pa的范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求14所述的垂直磁記錄介質(zhì)的制造方法，其特征在于，在上述形成磁通狹縫層的工序中，基板溫度設(shè)定在150℃以下。
17.一種垂直磁記錄介質(zhì)，其具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的非磁性中間層；設(shè)在上述非磁性中間層上的記錄層，其特征在于，上述非磁性中間層由非磁性粒子與包圍該非磁性粒子的非磁性的第一非固溶相構(gòu)成，上述記錄層由磁性粒子與包圍該磁性粒子的非磁性的第二非固溶相構(gòu)成，上述磁性粒子具有柱狀結(jié)構(gòu)，并在上述非磁性粒子上外延成長。
18.如權(quán)利要求17所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述非磁性粒子具有柱狀結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求17或18所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，以上述非磁性中間層為基準，第一非固溶相的體積濃度在2體積％～40體積％的范圍內(nèi)，以記錄層的體積為基準，第二非固溶相的體積濃度設(shè)定在2體積％～40體積％的范圍內(nèi)。
20.如權(quán)利要求19所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述第一非固溶相的體積濃度大于或等于上述第二非固溶相的體積濃度。
21.如權(quán)利要求17或18所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述第一固溶相以及第二非固溶相為由Si、Al、Ta、Zr、Y以及Mg構(gòu)成的群中的任意一種元素、和由O、C、以及N構(gòu)成的群中的至少任意一種元素的化合物。
22.如權(quán)利要求17或18所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁性粒子是由Ni、Fe、Co、Ni類合金、Fe類合金、包含有CoCrTa、CoCrPt、CoCrPt-M的Co類合金構(gòu)成的群中的任意一種材料構(gòu)成的。
23.如權(quán)利要求22所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁性粒子含有大致50原子％以上的Co，具有使(001)面與基板面大致平行的hcp結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
24.如權(quán)利要求17所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述記錄層由上部記錄層與下部記錄層合計兩層構(gòu)成，上部記錄層的垂直頑磁力比下部記錄層高。
25.如權(quán)利要求24所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述上部記錄層的膜厚比下部記錄層小。
26.如權(quán)利要求17或18所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述非磁性粒子是由Co、Cr、Ru、Re、Ti、Hf、以及這些的合金構(gòu)成的群中的任意一種非磁性材料構(gòu)成的。
27.如權(quán)利要求17所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，在上述非磁性中間層的下側(cè)還設(shè)有基底層，上述基底層具有使(111.面與面內(nèi)方向大致平行的fcc結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
28.如權(quán)利要求27所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述基底層是由以Co、Fe、Ni、Co類合金、Fe類合金、以及Ni類合金的群中的至少任意一種為主要成分的軟磁性材料構(gòu)成的。
29.如權(quán)利要求28所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述基底層還含有由Mo、Cr、Cu、V、Nb、Al、Si、B、C以及Zr構(gòu)成的群中的任意一種。
30.如權(quán)利要求27所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，在上述基底層的下側(cè)還設(shè)有種子層，上述種子層是由含有Ta、C、Mo、Ti、W、Re、Os、Hf以及Mg構(gòu)成的群中的至少一種的非磁性材料構(gòu)成的。
31.一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的記錄層，其特征在于，在上述記錄層上具有軟磁性遮蔽層，記錄磁通通過在規(guī)定的磁通量下磁飽和了的上述軟磁性遮蔽層的一部分的區(qū)域，從而磁化上述記錄層。
32.如權(quán)利要求31所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述軟磁性遮蔽層在面內(nèi)方向具有易磁化軸。
33.如權(quán)利要求32所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述易磁化軸形成在相對于記錄時的該垂直磁記錄介質(zhì)的移動方向而大致垂直的方向上。
34.如權(quán)利要求31所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，在上述記錄層與軟磁性遮蔽層之間還設(shè)有非磁性層，上述非磁性層的膜厚設(shè)定在0.5nm～20nm的范圍內(nèi)。
35.如權(quán)利要求31～34中任意一項所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述軟磁性遮蔽層的膜厚設(shè)定在2～50nm的范圍內(nèi)。
36.如權(quán)利要求31～34中任意一項所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述軟磁性遮蔽層的透磁率在20～2000的范圍內(nèi)。
37.如權(quán)利要求31～34中任意一項所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述軟磁性遮蔽層的飽和磁化在0.1～2.4T的范圍內(nèi)。
38.一種記錄方法，其特征在于，包含以下步驟在權(quán)利要求31所述的垂直磁記錄介質(zhì)上，施加來自記錄磁頭的記錄磁場，使作為軟磁性內(nèi)層的一部分的第一區(qū)域磁飽和，從而磁化與該第一區(qū)域相接的記錄層。
39.一種再現(xiàn)方法，其特征在于，包含以下步驟使由感磁元件與夾著感磁元件的第一防護罩以及第二防護罩構(gòu)成的再現(xiàn)磁頭，接近于權(quán)利要求31所述的垂直磁記錄介質(zhì)，使與第一防護罩以及第二防護罩的前端部分相對向的軟磁性遮蔽層與其間的軟磁性遮蔽層構(gòu)成的第二區(qū)域磁飽和，而上述感磁元件檢測從上述記錄層通過該第二區(qū)域的磁場。
40.一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的記錄層，其特征在于，在上述記錄層上具有磁通狹縫層，上述磁通狹縫層使磁性粒子在面內(nèi)方向大致磁性孤立化而配置。
41.如權(quán)利要求40所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁通狹縫層含有頑磁力為7.9kA/m～79kA/m的針狀或平板狀的鐵氧體，并將易磁化軸配置在大致膜厚方向。
42.如權(quán)利要求40所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁通狹縫層由軟磁性粒子、和包圍該軟磁性粒子的非固溶相構(gòu)成，上述軟磁性粒子含有Ni、Fe、以及Co構(gòu)成的群中的至少一種元素，上述非固溶相為由Si、Al、Ta、Zr、Y以及Mg構(gòu)成的群中的任意一種元素、和O、C、以及N構(gòu)成的群中的至少任意一種元素的化合物。
43.如權(quán)利要求40所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述磁通狹縫層是由α-Fe粒子、和包圍該α-Fe粒子的非結(jié)晶體構(gòu)成的。
44.一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層；設(shè)在上述軟磁性內(nèi)層上的記錄層，其特征在于，在上述記錄層上具有磁通狹縫層，上述磁通狹縫層是由強磁性材料構(gòu)成的強磁性母相、和在面內(nèi)方向配置的非磁性粒子構(gòu)成的。
45.如權(quán)利要求44所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述強磁性材料是由Tb、Gd、以及Dy構(gòu)成的群中的至少一種、和Fe以及Co構(gòu)成的群中的至少一種構(gòu)成的合金。
46.如權(quán)利要求44所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述非磁性粒子是由SiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、TiO2、MgO、Si3N4、AlN、TaN、ZrN、TiN、Mg3N2、SiC、TaC、ZrC以及TiC構(gòu)成的群中的至少任意一種構(gòu)成的。
47.如權(quán)利要求44所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述非磁性粒子在上述記錄層的表面上被配置為島狀。
48.如權(quán)利要求44所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，在上述記錄層與磁通狹縫層之間還具有非磁性層。
49.一種磁存儲裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1、17、31、40、以及44中任意一項所述的垂直磁記錄介質(zhì)；記錄再現(xiàn)機構(gòu)。
50.一種垂直磁記錄介質(zhì)，具有軟磁性內(nèi)層和設(shè)在該軟磁性內(nèi)層的上方的記錄層，使來自記錄磁頭的磁通通過上述記錄層而流通到軟磁性內(nèi)層，從而磁化記錄層，其特征在于，在上述軟磁性內(nèi)層與記錄層之間具備含有超導(dǎo)材料的磁通控制層，在超導(dǎo)狀態(tài)的上述磁通控制層的一部分上形成一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域，從而通過上述磁通。
51.如權(quán)利要求50所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，使上述超導(dǎo)狀態(tài)的磁通控制層的一部分變化，而形成一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域。
52.如權(quán)利要求50所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域由作為一般導(dǎo)體的非磁性材料構(gòu)成。
53.如權(quán)利要求52所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述一般傳導(dǎo)狀態(tài)的區(qū)域由大致矩形或大致圓形構(gòu)成，一條邊或直徑設(shè)定在0.6nm～20nm的范圍內(nèi)。
54.如權(quán)利要求50～53中任意一項所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其特征在于，上述超導(dǎo)材料是YBa2Cu3O7-、Bi2Sr2CaCu2O8、Bi2Sr2Ca2Cu3O10、Ti2Ba2Ca2Cu3O10、Nb3Ge以及Nb3Al構(gòu)成的群中的任意一種材料。
55.一種記錄方法，其特征在于，包括以下步驟一種垂直磁記錄介質(zhì)具有軟磁性內(nèi)層、和設(shè)在該軟磁性內(nèi)層的上方的記錄層，并在上述軟磁性內(nèi)層與記錄層之間具備含有超導(dǎo)材料的磁通控制層，在該垂直磁記錄介質(zhì)上，對處于超導(dǎo)狀態(tài)的磁通控制層的一部分的區(qū)域進行加熱的步驟；在上述區(qū)域施加記錄磁場的步驟，通過上述加熱而使上述區(qū)域變化為一般傳導(dǎo)狀態(tài)。
56.如權(quán)利要求55所述的記錄方法，其特征在于，上述加熱是通過照射光束來進行的。
全文摘要
垂直磁記錄介質(zhì)由基板和在基板上層壓的各層構(gòu)成，即，在基板上順序?qū)訅很洿判詢?nèi)層、種子層、磁通狹縫層、非磁性中間層、記錄層、保護膜、以及潤滑層，磁通狹縫層13具有大致柱狀結(jié)構(gòu)的軟磁性粒子，該軟磁性粒子具有非磁性部分的邊界部，使來自記錄磁頭的磁通只狹窄到軟磁性粒子的部分，從而抑制磁通的擴散。另外，展示了將磁通狹縫層設(shè)在記錄層上的垂直磁記錄介質(zhì)。
文檔編號G11B5/65GK1839429SQ03827149
公開日2006年9月27日 申請日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者杉本利夫, 稻村良作, 渦卷拓也, 前田麻貴, 下田一正, 大島武典, 田中厚志 申請人:富士通株式會社