(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体であって、
強磁性材料から形成された記録層と；
上記記録層を形成する強磁性材料よりも強磁性原子濃度の高い強磁性材料から形成された強磁性原子リッチ層と；
上記記録層と強磁性原子リッチ層との間に存在する第１非磁性層と；を含み、
上記記録層と上記強磁性原子リッチ層とが交換結合しており、
上記磁気記録媒体の外部磁界に対する磁化曲線がヒステリシスループを示し、磁化を飽和させた後に外部磁界を低下させたときに、外部磁界に対する磁化の変化率が極大を示す点が正の外部磁界の領域に存在し、且つ磁化曲線から求めた交換結合磁界が１ｋＯｅ以上であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
上記記録層が、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅからなる群から選ばれた一種を含む材料から形成されており、強磁性原子リッチ層が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ及びＣｏＮｉＦｅ合金からなる群から選ばれた一種から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
上記記録層が、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅからなる群から選ばれた一種を含む材料から形成されており、強磁性原子リッチ層が、Ｃｏ、Ｎｉ及びＦｅからなる群から選ばれた一種と遷移金属との合金から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
上記磁気記録媒体が、更に、上記記録層の磁化を安定化させるための磁化安定化層を備え、該磁化安定化層が、強磁性原子リッチ層の第１非磁性層側とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
更に、上記記録層と第１非磁性層との間に、上記記録層と上記強磁性原子リッチ層との交換結合を増大するための層が設けられていることを特徴とする請求項１または４に記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
上記記録層が、Ｃｏ、ＮｉまたはＦｅを含む材料から形成されており、上記強磁性原子リッチ層は上記記録層よりも高濃度のＣｏ、ＮｉまたはＦｅを含む材料から形成されていることを特徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
上記記録層がＢを含むことを特徴とする請求項６に記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
上記強磁性原子リッチ層が、０．２〜２ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体。
【請求項９】
第１非磁性層が、Ｒｕから形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項１０】
更に、上記磁化安定化層が、第１磁化安定化層と；第２磁化安定化層と；第１磁化安定化層と第２磁化安定化層との間に設けられた第２非磁性層と；第１磁化安定化層と第２非磁性層との間、及び、第２非磁性層と第２磁化安定化層との間の少なくとも一方に、第１磁化安定化層と第２磁化安定化層との間の交換結合を増大させるための補助エンハンス層と；を備えることを特徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体。
【請求項１１】
上記補助エンハンス層が、第１磁化安定化層と第２非磁性層との間に形成された第１補助エンハンス層と；第２非磁性層と第２磁化安定化層との間に形成された第２補助エンハンス層と；を含むことを特徴とする請求項１０に記載の磁気記録媒体。
【請求項１２】
上記磁気記録媒体が、更に、基板と；第２非磁性層と；それらの間に位置し、強磁性材料から形成され且つ記録層の磁化を安定化させる磁化安定化層と；を備え、第２非磁性層に対して上記基板と反対側に上記強磁性原子リッチ層が位置付けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項１３】
上記磁気記録媒体が、更に、基板と；第２非磁性層と；それらの間に位置する上記記録層を形成する強磁性材料よりも強磁性原子濃度の高い強磁性材料から形成された層と；を備え、第２非磁性層に対して上記基板と反対側に上記強磁性原子リッチ層が位置付けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項１４】
上記記録層が面内方向の磁化を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項１５】
請求項１に記載の磁気記録媒体と；
上記磁気記録媒体に情報を記録又は再生するための磁気ヘッドと；
上記磁気記録媒体を上記磁気ヘッドに対して駆動するための駆動装置と；を含む磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体及び磁気記録装置に関し、特に、熱安定性に優れ、高密度記録に好適な面内磁気記録媒体及びその面内磁気記録媒体を装着した磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高度情報化社会の進展にはめざましいものがあり、文字情報のみならず音声及び画像情報を高速に処理することができるマルチメディアが普及してきている。マルチメディアの一つとしてコンピュータ等に装着される磁気記録装置が知られている。現在、このような磁気記録装置の記録密度を向上させつつ小型化する方向に開発が進められている。
【０００３】
典型的な磁気記録装置は複数の磁気ディスクをスピンドル上に回転可能に装着している。各磁気ディスクは基板とその上に形成された磁性膜から構成されており、情報の記録は特定の磁化方向を有する磁区を磁性膜中に形成することにより行なわれる。
【０００４】
このような磁気記録装置の高密度記録化を実現するためには、磁性膜を構成する粒子径を微小化するとともに各粒子間の相互作用を低下させることが要望されている。しかしながら、粒子径の微小化と粒子間相互作用の低下は、粒子の熱安定性を低下させるという問題がある。
【０００５】
磁気ディスク、特に面内方向の磁化を有する磁気ディスクの熱安定性を向上させる技術として、記録層の下地層として、軟磁性のいわゆるキーパー層を設ける方法や記録層の磁化と逆向きの磁化を有する層を設ける方法が知られている。後者の方法の一つとして、図１８に示したように、磁気ディスクのＣｏＣｒＰｔＢ記録層とＣｏＣｒＰｔＢ磁化安定化層との間に、磁気結合層としてのＲｕ薄膜を形成することにより熱安定性を向上させる技術がE.N. Abarra et al.の文献に発表されている（E.N. Abarra et al. TECHNICAL REPORT OF IEICE. MR2000-34(2000-10)）。図１８に示した磁気ディスク構造において、記録層と磁化安定化層との間に磁気結合層として０．５〜１ｎｍ程度の厚みのＲｕ層を介在させると、記録層と磁化安定化層との間に反強磁性的な交換結合が働く。従って、それらの層は反平行の磁化を有するために、記録層の磁化が磁化安定化層により安定化される。このＲｕ層による反強磁性的な交換結合は、記録層の磁化を一層熱的に安定化させ、磁気ディスクの記録再生特性を改善することができることがこの文献に示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁気記録装置の更なる高密度記録化を実現するには、上記文献に開示された磁気ディスクよりも一層熱安定性に優れた磁気ディスクを備える磁気記録装置が要求されている。
【０００７】
本発明の第１目的は、熱安定性に優れた磁気記録媒体、特に面内磁気記録媒体及びそれを備えた磁気記録装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、記録した情報の安定性（記録安定性）に優れた磁気記録装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の第３の目的は、高密度磁気記録に適した磁気記録媒体及びそれを装着した磁気記録装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の第４の目的は、記録層の保磁力が高められた磁気記録媒体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従えば、磁気記録媒体であって、
強磁性材料から形成された記録層と；
上記記録層を形成する強磁性材料よりも強磁性原子濃度の高い強磁性材料から形成された強磁性原子リッチ層と；
上記記録層と強磁性原子リッチ層との間に存在する第１非磁性層と；を含む磁気記録媒体。
【００１２】
本発明者は、図１８に示した従来型構造を有する磁気ディスクをさらに改良させるべく研究を重ねたところ、磁化安定化層の代わりに、記録層を形成する強磁性材料よりも強磁性原子濃度の高い材料を用いて形成された強磁性原子リッチ層を形成することにより、強磁性原子リッチ層と記録層との間に生じる交換結合力が著しく高くなることを見出した。かかる強磁性原子リッチ層と記録層との間に生じる交換結合力は、図１８に示した従来型構造を有する磁気ディスクの記録層と磁化安定化層との間に働く交換結合力よりも大きくなっている。このように、記録層と強磁性原子リッチ層との間には強い交換結合力が発生しているので記録層の磁化を安定化することができるため、記録層の熱安定性は、図１８に示した従来の磁気ディスクよりも一層高まり、更なる高密度記録を実現することができる。本発明において、用語「強磁性原子」とは、単体で強磁性を示す元素をいい、具体的には、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）である。
【００１３】
強磁性原子リッチ層は、記録層を形成する強磁性材料よりも強磁性原子濃度の高い強磁性材料を用いて形成され、例えば、記録層がＣｏ、ＮｉまたはＦｅを含む強磁性材料から形成されている場合には、記録層よりも高濃度のＣｏ、ＮｉまたはＦｅなどの強磁性原子を含む強磁性材料から形成することができる。また、強磁性原子リッチ層は、Ｃｏ、ＮｉもしくはＦｅなどの単体金属またはＣｏＮｉＦｅ合金から形成することもできる。または強磁性原子リッチ層は、Ｃｏ、ＮｉまたはＦｅと、遷移金属との合金から形成され得る。この場合、遷移金属は、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄなどの貴金属にし得る。本発明においては、強磁性原子リッチ層を構成する強磁性材料の強磁性原子濃度が、記録層を構成する磁性材料の強磁性原子濃度よりも高ければ、強磁性原子リッチ層と記録層との間に生じる交換結合力を高める効果が得られるが、十分な効果を得るためには、後述する実施例の結果からすると、強磁性原子リッチ層を構成する強磁性材料の強磁性原子濃度が、記録層を構成する磁性材料の強磁性原子濃度よりも絶対値で１９％以上高いことが望ましく、特に強磁性原子リッチ層の強磁性原子濃度が１００％であることが望ましい。かかる強磁性原子リッチ層により、強磁性原子リッチ層と記録層との間に生じる交換結合力は、図１８に示した従来の磁気ディスクの磁化安定化層と記録層との間で生じる交換結合力よりも大きくなる。それゆえ、記録層の熱安定性は従来よりも一層高まり、更なる高密度記録を実現することができる。
【００１４】
かかる強磁性原子リッチ層は、記録層との間で働く交換結合力を有意義にするために１ｎｍ〜５ｎｍの膜厚を有することが好ましい。
【００１５】
本発明の磁気記録媒体は、更に、記録層と交換結合して記録層の磁化を安定化するための磁化安定化層を備え得る。この場合、強磁性原子リッチ層は記録層と磁化安定化層との間に位置することが好ましい。以下、その理由について説明する。
【００１６】
本発明者らは、研究の結果、図１８に示した従来型構造を有する磁気ディスクのＲｕ層（第１非磁性層）と記録層との界面及び／またはＲｕ層（第１非磁性層）と磁化安定化層との界面に、数原子層のＣｏ層を介在させることにより、上記記録層と上記磁化安定化層との間の交換結合を著しく向上させることができることを見出した。上記界面に介在させる層はＣｏのみならず、記録層よりも強磁性原子濃度が高い材料であればよく、記録層と磁化安定化層の間の交換結合を向上させることができる後述する種々の物質から構成することができる。すなわち、磁気記録媒体が磁化安定化層を備える場合には、上記界面に強磁性原子リッチ層を位置付ければ、記録層と磁化安定化層との間の交換結合力を向上することができる。本明細書においては、強磁性原子リッチ層は、磁化安定化層を備える場合に記録層と磁化安定化層の間の交換結合を増大（エンハンス）させる機能をも備えるため、「エンハンス層」とも称する。
【００１７】
本発明者の知見によると、磁化安定化層と記録層との間に位置付けた強磁性原子リッチ層が記録層と磁化安定化層との間の交換結合を向上させることができる理由は以下の通りである。図１８に示した従来型の磁気ディスクでは、ＣｏＣｒＰｔＢ記録層とＣｏＣｒＰｔＢ磁化安定化層がＲｕ層を介して積層されている。ここで、記録層と磁化安定化層はＲｕ原子層を介して交換結合している。この交換結合は、記録層と磁化安定化層中のＣｏ原子同士がＲｕ原子を介して電子軌道が結合していることに基づくと考えられる。このような結合は、例えば、ＧＭＲヘッドにおける人工格子中の結合にも見られる。
【００１８】
しかしながら、記録層とＲｕ層との界面を観察すると、記録層はＣｏＣｒＰｔＢから構成されているために、記録層の結晶粒子はＣｏリッチでありその粒界はＣｒリッチな組成を示しており、この結果、記録層のＲｕ層側の表面にはＣｏ原子よりも多くのＣｒの原子が露出していると考えられる。磁化安定化層もまた記録層と同様にＣｏＣｒ合金（ＣｏＣｒＰｔＢ）から構成されているために、磁化安定層のＲｕ層側の表面にはＣｏを覆うＣｒ原子が多量に露出していると考えられる。これらのＣｒ原子層は、前述のＲｕ原子を介する記録層と磁化安定化層中のＣｏ原子同士の電子結合を阻害し、記録層と磁化安定化層の交換結合を弱めていると考えられる。本発明では、Ｃｒ原子が表面に露出している記録層または磁化安定化層を、記録層よりもＣｏなどの磁性原子の濃度の高い強磁性原子リッチ層で覆うことにより、記録層と磁化安定化層との交換結合を、強磁性原子リッチ層を構成するＣｏなどの原子間における交換結合により改善させていると考えられる。したがって、磁化安定化層を備える場合には、磁化安定化層と記録層との間に強磁性原子リッチ層を位置付けることによって、磁化安定化層で安定化された記録層の磁化が、強磁性原子リッチ層による磁化安定化層と記録層との間の交換結合力の増大によって、より一層安定化するため、従来よりも更に高密度記録を実現することができる。
【００１９】
上記強磁性原子リッチ層は、Ｃｏ、ＮｉもしくはＦｅまたはＣｏＮｉＦｅ合金から形成し得る。または、強磁性原子リッチ層は、Ｃｏ、ＮｉまたはＦｅと、遷移金属との合金から形成され得る。この場合、遷移金属は、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄなどの貴金属にし得る。それらの原子または合金は、第１非磁性層を介して電子的に結合して交換結合磁界を増大する働きがある。あるいは、記録層または磁化安定化層がＣｏ、ＮｉまたはＦｅを含む材料から形成されている場合には、記録層または磁化安定化層より高濃度のＣｏ、ＮｉまたはＦｅを含む材料から強磁性原子リッチ層を形成することもまた有効である。
【００２０】
本発明において、磁化安定化層は、記録層の磁化を安定化するのであれば任意の強磁性材料及び膜厚を選ぶことができる。更には、記録層の結晶成長性の観点からすると、磁化安定化層は、例えば、記録層を構成する主成分と同一の主成分から形成されていることが好ましい。また、磁化安定化層は、記録層の磁化を安定化することが可能な磁化及び磁気異方性を有する必要があるため、ある程度の膜厚を有することが望ましい。しかしながら、磁化安定化層の膜厚が厚すぎると磁化安定化層の保磁力が大きくなり、記録層と磁化安定化層の磁化が反平行にならなくなる恐れがある。また、媒体に対して磁気ヘッドが位置付けられる側において有効な漏れ磁界を発生させるために、磁化安定化層の磁化は記録層の磁化よりも小さくなければならないという制約もある。かかる理由から、磁化安定化層の膜厚は、記録層の膜厚の１／５〜３／５の範囲内にあることが好ましい。
【００２１】
本発明の磁気記録媒体においては、更に、上記非磁性層と記録層の間に、上記記録層と上記強磁性原子リッチとの交換結合を増大するための層を設け得る。本発明では、磁化安定化層を設け、磁化安定化層と記録層との間に強磁性原子リッチ層を位置付けたときに、記録層と非磁性層との間に記録層と強磁性原子リッチとの交換結合を増大するための層を形成することが、記録層と磁化安定化層の間の交換結合を一層高めるために望ましい。かかる記録層と強磁性原子リッチとの交換結合を増大するための層は、記録層と強磁性原子リッチ層との間で働く交換結合のエンハンス効果を有意義にするために０．２〜２．０ｎｍの膜厚を有することが望ましい。
【００２２】
上述のように磁化安定化層を設け、磁化安定化層と記録層との間に強磁性原子リッチ層を位置付けた場合、磁化安定化層を第１及び第２磁化安定化層から構成し、第１磁化安定化層と第２磁化安定化層との間に第２非磁性層を設け得る。この場合、第１磁化安定化層と第２非磁性層との間、及び、第２非磁性層と第２磁化安定化層との間の少なくとも一方に、第１磁化安定化層と第２磁化安定化層との間の交換結合を増大する補助エンハンス層を備え得る。さらに、上記補助エンハンス層が、第１非磁性層及び第１磁化安定化層の間に形成された第１補助エンハンス層と；第１非磁性層及び第２磁化安定化層の間に形成された第２補助エンハンス層と；を含み得る。補助エンハンス層は、上記エンハンス層と同じ材料から構成され得る。
【００２３】
上記強磁性原子リッチ層（及び補助エンハンス層）は、交換結合のエンハンス効果を有意義にするために、０．２〜３ｎｍ、好ましくは、０．２〜２ｎｍの膜厚を有することが望ましい。
【００２４】
本発明の第１の態様の磁気記録媒体において記録層は結晶質であって、該結晶質相がコバルト（Ｃｏ）を主体とした合金にしてよい。このＣｏ合金においては、ＣｏにＣｒ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、若しくはＥｕ、又はそれらの組み合わせを含み得る。
【００２５】
ここで、記録層にクロム（Ｃｒ）を含むと、Ｃｏを主体とした結晶粒子（磁性粒子）の粒界近傍又は粒界部にＣｒの偏析部分を形成することができる。記録層中にさらにＴａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｂ若しくはＰ、又はそれらの元素の組み合わせを含むと、Ｃｒの偏析が促進される。この偏析によって、磁性粒子間の磁気的相互作用が低減でき、磁化反転単位を構成する磁性粒子数を減らすことができる。このように、記録層中に上記添加物を含ませてＣｒの偏析を促進させてしまうと、従来の磁気記録媒体では記録層と磁化安定化層との間の磁気的相互作用もまた低減してしまい、記録層の熱安定性が低下する恐れがあった。しかしながら、本発明の磁気記録媒体では、記録層に上記添加物を含めて記録層中の磁性粒子間の磁気的相互作用を低減しても、記録層と強磁性原子リッチ層との間には増大した結合力が働くため、微小な磁化反転単位でありながらも熱揺らぎに強い磁気記録媒体をもたらすことができる。本発明においては、記録層は、上記添加物の中でＣｒの偏析をより一層促進させる材料例えばＢを含むことが好ましい。
【００２６】
本発明の第１の態様の磁気記録媒体は、さらに、基板と、基板上に形成された下地層とを備え得る。この場合、下地層上に強磁性原子リッチ層を備え得る。基板はガラス、ポリカーボネートなどのプラスチックから形成し得る。下地層は、Ｃｒ若しくはＮｉ、又は、Ｃｒ合金若しくはＮｉ合金から形成され得る。Ｃｒ合金又はＮｉ合金は、母元素以外にＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、ＺｒまたはＡｌを含み得る。下地層は、磁性層の結晶配向性や格子定数を制御する目的で使用される。下地層は、単層または複数層で用いることも可能である。
【００２７】
また、本発明の磁気記録媒体は、基板と、第２非磁性層と、それらの間に位置し、記録層の磁化を熱的に安定化させる磁化安定化層とを備え得る。この場合、強磁性原子リッチ層は、第２非磁性層に対して基板の存在する側と反対側に位置付けられる。第２非磁性層は、上述の非磁性層と同じ材料から構成され得、磁化安定化層は、例えば、記録層と同じ材料から構成され得る。かかる磁気記録媒体は、磁化安定化層により、記録層の磁化をより一層安定化させることができる。
【００２８】
また、本発明の第１の態様の磁気記録媒体は、基板と、第２非磁性層と、それらの間に位置する上記記録層を形成する強磁性材料よりも強磁性原子濃度の高い強磁性材料から形成された層とを備えることができる。この場合、強磁性原子リッチ層は、第２非磁性層に対して基板の存在する側と反対側に位置付けられる。上記記録層を形成する強磁性材料よりも強磁性原子濃度の高い強磁性材料から形成された層は、上記強磁性原子リッチ層と同じ材料を用いて形成し得る。かかる構造の磁気記録媒体は、第２強磁性原子リッチ層により、交換結合磁界がより一層増大しているので熱安定性に極めて優れる。
【００２９】
本発明の第２の態様に従えば、磁気記録媒体において、
下地層と；
強磁性材料から形成された記録層と；
上記下地層と上記記録層との間で下地層に接して存在し、強磁性材料から形成され、下地層と記録層との格子間隔を調整するための格子間隔調整層と；
上記記録層と上記格子間隔調整層との間に存在する非磁性層と；を備え、
上記格子間隔調整層の配向面における格子間隔と上記下地層の配向面における格子間隔との差が、上記記録層の配向面における格子間隔と上記下地層の配向面における格子間隔との差よりも小さいことを特徴とする磁気記録媒体が提供される。
【００３０】
本発明の磁気記録媒体は、下地層と記録層との間に強磁性材料から形成される格子間隔調整層を形成して、格子間隔調整層と下地層との格子間隔との差を、記録層と下地層との格子間隔の差よりも小さくなるように制御している。かかる格子間隔調整層により、下地層と記録層との間の格子歪が緩和され、記録層の結晶配向性が向上するので、記録層の保磁力を増大することができる。かかる磁気記録媒体は、図１８に示した従来型構造を有する面内磁気記録媒体の磁化安定化層と同様に、強磁性材料から形成されているために、記録層の磁化を安定化させることができる。すなわち、格子間隔調整層は、下地層と記録層との間の格子歪すなわち格子間隔のずれを緩和するように作用するシード層としての機能に加え、記録層の磁化を安定化させる機能を有している。したがって、本発明の磁気記録媒体は、記録層に形成された微小な磁区を安定に保持することができるので、高密度記録を実用化することができる。本発明において、「格子間隔」とは、配向面における格子間隔を意味するものとする。
【００３１】
また、本発明の第２の態様の磁気記録媒体は、格子間隔調整層により記録層の保磁力を、記録層を単層で構成した場合よりも増大させることができる。そのため、記録層に高密度に情報を記録することができるとともに、記録した情報の熱安定性に優れている。また、格子間隔調整層は、強磁性材料から形成されているので非磁性層を介して記録層との間で交換結合力が作用する。それゆえ、格子間隔調整層は記録層の磁化を安定化する働きも有する。記録層の保磁力を増大させるためには、格子間隔調整層と記録層との格子間隔のミスマッチを低減させればよい。格子間隔調整層と記録層との格子間隔のミスマッチを低減させるためには、例えば、下地層として、記録層の配向性を制御するとともに、高保磁力が得られるような記録層の結晶構造に近い構造を有する下地層を用いればよい。また、記録層の保磁力を増大させるために、格子間隔調整層の結晶粒子径を制御してもよい。
【００３２】
本発明の第２の態様の磁気記録媒体において、記録層の配向面における格子間隔をａ１、格子間隔調整層の格子間隔をａ２、下地層の格子間隔をａ３とし、記録層と下地層との間の格子間隔のミスマッチΔ１及び格子間隔調整層と下地層との間の格子間隔のミスマッチΔ２を次式
Δｉ＝｜（ａｉ−ａ３）／ａ３｜×１００（ｉは１または２）・・・（１）
で定義したときにΔ１＞Δ２の関係を満たすことが好ましい。ただし、（１）式において、記号｜｜は絶対値を示す。一般に、格子間隔のミスマッチは、複数の層が成長して積層された積層体の各層の界面の格子間隔の差に起因する。記録層は、格子間隔調整層上から非磁性層を介して成長することから、記録層の配向性は、記録層と格子間隔調整層との格子間隔の差に依存する。一方、格子間隔調整層の配向性は、格子間隔調整層と下地層との格子間隔の差に依存する。上記のように、格子間隔調整層と下地層との間の格子間隔のミスマッチΔ２を、記録層と下地層との間の格子間隔のミスマッチΔ１よりも小さくすることにより、格子間隔調整層を記録層のシード層として機能させ、下地層から記録層を所望の配向で層成長させることがきる。
【００３３】
下地層と記録層との格子整合性をより一層高めるためには、格子間隔調整層と記録層との間の格子間隔のミスマッチ、及び、記録層と下地層との間の格子間隔のミスマッチをそれぞれ５％以内に低減することが望ましく、そのためには、上記ミスマッチΔ１及びΔ２は、Δ２＜Δ１＜１０．２５、及び、（５／１０．２５）＜（Δ２／Δ１）＜１の関係を同時に満足することが好ましい。（Δ２／Δ１）の値を、かかる範囲にすれば、下地層と記録層との間に格子の歪があるときに、格子間隔調整層でその格子の歪を効果的に緩和して、下地層上から格子間隔調整層を介して、所望の格子間隔を有する記録層を形成することができる。これにより、記録層の保磁力をより一層増大させることができる。
【００３４】
本発明において、格子間隔調整層は、記録層の磁化容易軸を面内方向に配向制御する必要があるために、記録層と同じ結晶構造を有することが理想的である。面内記録方式の磁気記録媒体では、格子間隔調整層と記録層との間に交換結合が働く場合、格子間隔調整層と記録層の磁化が平行のときに最も磁気異方性エネルギーが低くなり、それらの磁化の安定性が最も良い状態となる。
【００３５】
本発明の第２の態様の磁気記録媒体は、格子間隔調整層の飽和磁化をＭｓ１、記録層の飽和磁化をＭｓ２としたときに、Ｍｓ１＞Ｍｓ２の関係を満たすことが望ましい。そのためには、格子間隔調整層に含まれる磁性元素の割合が、記録層に含まれる磁性元素の割合よりも大きくなるように、格子間隔調整層を形成することが望ましい。これにより、記録層と格子間隔調整層との間の交換結合力を更に増大させることができる。図１８に示した従来型媒体の場合、記録層と磁化安定化層は同じ材料で構成されており、組成及び結晶構造もまた同一である。記録層と磁化安定化層はＲｕ層を介して交換結合しており、この交換結合は、記録層と磁化安定化層中のＣｏ原子同士がＲｕ原子を介して電子軌道が結合していることに基づくと考えられる。本発明では、格子間隔調整層中の磁性元素の割合を記録層中の磁性元素の割合よりも高めて、交換結合に寄与する磁性元素を増加させているために、記録層と格子間隔調整層の交換結合力は、図１８に示した従来型媒体の記録層と磁化安定化層の交換結合力よりも増加している。そのため、図１８に示した従来型媒体よりも熱安定性を高めることができる。
【００３６】
格子間隔調整層は、例えば、Ｃｏ、ＮｉもしくはＦｅを含む合金から形成され得る。または、Ｃｏ、ＮｉまたはＦｅと、遷移金属、特に、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄなどの貴金属とを含む合金から形成され得る。それらの元素または合金は、非磁性層を介して電子的に結合して交換結合磁界を増大する働きがある。
【００３７】
本発明においては、格子間隔調整層に用いる材料及び膜厚を調整することにより、記録層の保磁力及び記録層と格子間隔調整層との間の交換結合力を制御することができる。図１５に示すように、格子間隔調整層の膜厚が厚くなると記録層の保磁力が増大し、膜厚を薄くすると記録層と格子間隔調整層との間の交換結合力が増大する傾向がある。それゆえ、いずれの特性を重視するかに従って膜厚を適宜選択し得る。これまでの実験結果からすれば、格子間隔調整層の膜厚が９．０ｎｍを超えると、格子間隔調整層と記録層との間の交換結合が、反強磁性的な交換結合を示さなくなる場合があることがわかっている。一方、格子間隔調整層の膜厚が１．０ｎｍ以上であれば、格子間隔調整層とその上に形成される記録層との間の格子整合性を維持して記録層の保磁力を十分に増大できることがわかっている。それゆえ、記録層の保磁力及び記録層と格子間隔調整層との間の交換結合力の双方をバランス良く増大させるには、格子間隔調整層の膜厚は、１．０ｎｍ〜９．０ｎｍが好ましい。
【００３８】
本発明の第２の態様の磁気記録媒体において記録層は結晶質であって、該結晶質相がコバルト（Ｃｏ）を主体とした合金にしてよい。このＣｏ合金においては、ＣｏにＣｒ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、若しくはＥｕ、又はそれらの組み合わせを含み得る。
【００３９】
ここで、記録層にクロム（Ｃｒ）を含むと、Ｃｏを主体とした結晶粒子（磁性粒子）の粒界近傍又は粒界部にＣｒの偏析部分を形成することができる。記録層中に更にＴａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｂ若しくはＰ、又はそれらの元素の組み合わせを含むと、Ｃｒの偏析が促進される。この偏析によって、磁性粒子間の磁気的相互作用が低減でき、磁化反転単位を構成する磁性粒子数を減らすことができる。従って、ＣｏＣｒ合金に上記添加物を含む記録層に本発明の格子間隔調整層を組み合わせて用いることで、微小な磁化反転単位でありながら熱揺らぎに強い磁気記録媒体をもたらすことができる。また、かかる記録層は、結晶粒界に偏析したＣｒリッチの非磁性領域により結晶粒間の磁気的な結合が絶たれるので、記録遷移領域に起因したノイズを抑えることもできる。
【００４０】
本発明の第２の態様の磁気記録媒体において、下地層は、例えば、Ｃｒ若しくはＮｉ、又は、Ｃｒ合金若しくはＮｉ合金から形成し得る。Ｃｒ合金又はＮｉ合金は、母元素以外にＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、ＺｒまたはＡｌを含み得る。下地層は、記録層の結晶配向性や格子間隔を制御する目的で使用される。下地層は、単層または複数層で用いることも可能である。
【００４１】
本発明の第２の態様の磁気記録媒体は更に基板を備え得る。この場合、基板上に下地層が形成される。基板はガラス、ポリカーボネートなどのプラスチックから形成し得る。
【００４２】
本発明の第１及び第２の態様の磁気記録媒体において、非磁性層（及び第２非磁性層）は、Ｒｕから形成され得るが、これに限らず、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｈｆ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｖなどの遷移金属、ＣｏＣｒＲｕのようなＣｏＣｒ系の非磁性合金を用い得る。強磁性原子リッチ層と記録層との間の交換結合、記録層と格子間隔調整層との交換結合、または記録層と磁化安定化層との交換結合を一層高めるためにはＲｕが望ましい。なお、本発明において、非磁性層は、記録層と強磁性原子リッチ層、記録層と格子間隔調整層、または記録層と磁化安定化層とを磁気的に結合する働きを有するので磁気結合層とも呼ぶ。
【００４３】
本発明の第１及び第２の態様の磁気記録媒体は、それぞれ、例えば、図４及び図１６に示すような磁化曲線で表されるヒステリシスループで表される磁気特性を有する。以下、第１の態様の磁気記録媒体の場合に基づいて説明するが、第２の態様の磁気記録媒体においても格子間隔調整層と記録層との間で同様の関係がある。図４に示したヒステリシスループでは、磁気記録媒体の磁化を飽和させた後に外部磁界を低下させたときに、外部磁界に対する磁化の変化率が極大を示す点が正の外部磁界の領域に存在する。磁気記録媒体の磁化が飽和しているときには、記録層と強磁性原子リッチ層（または格子間隔調整層）の磁化がともに平行である。外部磁界が低下して磁化の変化率が極大となる領域で、強磁性原子リッチ層（または格子間隔調整層）と記録層との間で働く交換結合力のために、強磁性原子リッチ層（または格子間隔調整層）の磁化が反転する。残留磁化状態において、かかる交換結合力のために記録層の磁化の熱安定性は向上する。また、磁化の変化率が極大となる領域では、図４に示すようなマイナーヒステリシスループが観測され得る。このマイナーヒステリシスループを図５（Ａ）に示す。マイナーヒステリシスループの中心点から求めた交換結合磁界Ｈｅｘは、強磁性原子リッチ層（または格子間隔調整層）と記録層との間の交換結合力が増大するとともに増大するため、交換結合磁界が大きいほど熱安定性が増すことを示す。交換結合磁界Ｈｅｘは、１ｋＯｅ以上、好ましくは１．５ｋＯｅ以上であり、図１８に示した従来型の磁気記録媒体に比べて著しく大きく、それゆえ、本発明の磁気記録媒体は熱安定性に優れることがわかる。
【００４４】
本発明の第２の態様の磁気記録媒体において、このような大きな交換結合磁界Ｈｅｘを生じさせるには、例えば、格子間隔調整層に含まれる磁性元素の割合が、記録層に含まれる磁性元素の割合よりも大きくなるように、格子間隔調整層を形成することが望ましい。
【００４５】
本発明の第３の態様に従えば、磁気記録媒体であって、
強磁性材料から形成された記録層と；
強磁性材料から形成され、記録層の磁化を安定化させる磁化安定化層と；
上記記録層と上記磁化安定化層との間に存在する非磁性層と；
上記非磁性層と記録層の間並びに非磁性層と磁化安定化層の間の少なくとも一方に存在し、上記記録層を形成する強磁性材料よりも強磁性原子濃度の高い強磁性材料から形成された強磁性原子リッチ層とを含む磁気記録媒体が提供される。
【００４６】
本発明の第３の態様の磁気記録媒体は、記録層よりも強磁性原子濃度の高い強磁性原子リッチ層が記録層の非磁性層側の面または磁化安定化層の非磁性層側の面を覆うように形成され得る。これにより、上述の第１の態様の磁気記録媒体の場合と同様に、記録層と磁化安定化層との交換結合が、強磁性原子リッチ層と記録層を構成する磁性原子間における交換結合または強磁性原子リッチ層と磁化安定化層を構成する磁性原子間における交換結合により改善されて増大する。したがって、磁化安定化層で安定化された記録層の磁化が、強磁性原子リッチ層による磁化安定化層と記録層との間の交換結合力の増大によって、より一層安定化するため、従来よりも更に高密度記録を実現することができる。第３の態様の磁気記録媒体の強磁性原子リッチ層もまた、第１の態様の磁気記録媒体の場合と同様に、磁化安定化層と記録層との間の交換結合力を増大（エンハンス）することから「エンハンス層」とも称する。強磁性原子リッチ層は、本発明の第１の態様の磁気記録媒体と同じ材料を用いて構成し得る。
【００４７】
本発明の第４の態様に従えば、本発明の第１、第２または第３の態様に従う磁気記録媒体と；
上記磁気記録媒体に情報を記録又は再生するための磁気ヘッドと；
上記磁気記録媒体を上記磁気ヘッドに対して駆動するための駆動装置と；を含む磁気記録装置が提供される。
【００４８】
本発明に従う磁気記録装置は、熱安定性に優れた磁気記録媒体を装着しているために、長時間に渡る記録安定性に優れる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の磁気記録媒体及び磁気記録装置を実施例及び比較例を用いて具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００５０】
【実施例１】
本発明に従う磁気記録媒体の好ましい具体例の断面図を図１に示す。磁気記録媒体１０は、ガラス基板２０上に、第１下地層２、第２下地層４、磁化安定化層６、第１エンハンス層（強磁性原子リッチ層）８、磁気結合層（非磁性層）１２、第２エンハンス層８、記録層１６及び保護層１８を備える。各層は以下のようにＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてスパッタリングにより形成した。
【００５１】
直径２．５ｉｎｃｈ（６．２５ｃｍ）のガラス基板２０上に、第１金属下地層２として、ＮｉＡｌ膜をＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてスパッタリングにより形成した。ターゲットには原子比でＮｉ：Ａｌ＝５０：５０のＮｉＡｌ合金を用いた。ＮｉＡｌ膜の膜厚は５０ｎｍであった。スパッタ時のＡｒガス圧は０．３Ｐａ、投入電力は０．５ｋＷであった。基板は、スパッタ開始前に、スパッタ室を１×１０−５Ｐａ以下に減圧した後に３４０℃に加熱した。この条件下での成膜速度は約３ｎｍ／秒であった。
【００５２】
第２金属下地層４として、ＣｒＭｏ膜を第１金属下地層２上に膜厚２０ｎｍで形成した。ターゲットにはＭｏ：２７原子％のＣｒＭｏ合金を用いた。成膜条件は、第１金属下地層２の場合と同様にした。
【００５３】
磁化安定化層６として、ＣｏＣｒＰｔＢ膜を第１金属下地層４上に膜厚６ｎｍで形成した。ターゲットにはＣｏ６４Ｃｒ２０Ｐｔ１２Ｂ４合金を用いた。成膜条件は、第１金属下地層２の場合と同様にした。
【００５４】
次いで、第１エンハンス層８として、Ｃｏ膜を磁化安定化層６上に膜厚１ｎｍで形成した。ターゲットにはＣｏを用いた。スパッタ時の成膜条件として、投入電力は１００Ｗとし、基板とターゲット間の間隔を長くした以外は、第１金属下地層２の場合と同様にした。
【００５５】
次いで、磁気結合層１２として、Ｒｕ膜を第１エンハンス層８上に膜厚０．８ｎｍで形成した。ターゲットにはＲｕを用いた。スパッタ時の成膜条件は、第１エンハンス層８の場合と同様にした。
【００５６】
第２エンハンス層１４としてのＣｏ膜を、第１エンハンス層８と同様に形成した。第１エンハンス層８及び第２エンハンス層１４は、記録層１６と磁化安定化層６との間の交換結合を増大させる働きを有する。
【００５７】
記録層１６として、面内方向の磁化を有するＣｏＣｒＰｔＢ膜を第２エンハンス層１４上に膜厚１８ｎｍで形成した。ターゲットにはＣｏ６４Ｃｒ２０Ｐｔ１２Ｂ４合金を用いた。成膜条件は、磁化安定化層６の場合と同様にした。
【００５８】
最後に、ＣｏＣｒＰｔＢ記録層１６上に、保護膜としてのカーボン層を膜厚５ｎｍで形成した。成膜条件は、第１金属下地層２の場合と同様であった。こうして図１に示した構造の磁気ディスク１０を製造した。
【００５９】
【比較例１】
比較例として、第１及び第２エンハンス層を形成しなかった以外は、実施例１と同様にして磁気ディスクを製造した。図７に、こうして得られた比較例の磁気ディスク５０の構造を示す。
【００６０】
［磁化曲線の評価］
実施例１で製造した磁気ディスクの磁化特性を以下のようにして測定した。ＶＳＭ（Vibration Sample Magnetometer）により磁界を印加して外部磁界に対する磁化曲線を観測した。得られた結果を図４に示す。図４のヒステリシスループから分かるように、正方向の外部磁界を印加して磁化を飽和させた後、外部磁界を低下させてゆくと、外部磁界がゼロになる前に磁化が急激に低下する領域が存在する。この領域では、外部磁界に対する磁化の変化率（δＭ／δＨ）が極大となる点が現れている。そしてこの領域では磁化曲線がヒステリシスを示すマイナーループを描いている。このマイナーループが生じるのは、変化率の極大点に至る前は記録層１６と磁化安定化層６の磁化の向きが平行であるが、極大点を境に磁化安定化層６の磁化の向きが反転するためであると考えられる。
【００６１】
図５（Ａ）にマイナーループの拡大図を示す。このマイナーループは、正方向の外部磁界を印加して記録層及び磁化安定化層の磁化を飽和させた後、磁界を低下させてゆき、磁化の変化率が安定化した後に、再度外部磁界を増加させることにより求めた磁化曲線である。ここで、マイナーループの上端と下端の中点にあるループの中心における磁界Ｈは、記録層１６と安定化層６の磁化の交換結合を示す交換結合磁界Ｈｅｘとして知られている。この実施例で得られた磁気ディスクの場合、Ｈｅｘは１．４ｋＯｅであることが分かった。一方、比較例の磁気ディスクでは、図５（Ｂ）に示すようなヒステリシスマイナーループが得られ、Ｈｅｘは０．４ｋＯｅであることが分かった。従って、本発明では第１及び第２エンハンス層を、記録層及び磁気結合層の界面、並びに磁気結合層と磁化安定化層との界面にそれぞれ設けたために、記録層と磁化安定化層との交換結合力が著しく向上している。参考として、従来技術の説明の欄で述べた文献に開示された磁気ディスクのＨｅｘは４５０（Ｏｅ）程度であることが報告されている。
【００６２】
さらに、実施例１及び比較例で得られた磁気記録媒体の活性化体積Ｖを測定し、磁気記録媒体の熱安定性の指標となる値である（Ｋｕ・Ｖ）／（ｋ・Ｔ）を求めたところ、実施例１の磁気記録媒体では約７１であったのに対して比較例の磁気記録媒体では６５であった。このことからも、本発明の磁気記録媒体は熱安定性に優れることが分かる。さらに、実施例の磁気記録媒体では、面内磁気記録媒体の高密度記録の可能性を示す指標であるＢｒｔ（＝４πＭｒ・ｔ（式中、Ｍｒは残留磁界、ｔは厚みをそれぞれ示す））は、約４４Ｇμｍであった。
【００６３】
【変形例１】
本発明に従う磁気ディスクでは、記録層と磁化安定化層の間の交換結合をエンハンスするエンハンス層を、記録層及び磁気結合層（非磁性層）の界面、あるいは磁気結合層と磁化安定化層との界面のいずれか一方に設けてもよい。実施例１の変形例として、図３に第２エンハンス層を形成しなかった磁気ディスク４０の構造を示す。
【００６４】
【変形例２】
実施例１では、磁化安定化層６及び磁気結合層１２をそれぞれ一層ずつ形成したが、それらを２層ずつ形成してもよい。すなわち、ＣｒＭｏ第２下地層４上に、ＣｏＣｒＰｔＢ第１磁化安定化層、第１エンハンス層、Ｒｕ第１磁気結合層、Ｃｏ第２エンハンス層、ＣｏＣｒＰｔＢ第２磁化安定化層、第３エンハンス層、Ｒｕ第２磁気結合層、Ｃｏ第４エンハンス層、ＣｏＣｒＰｔＢ記録層及びカーボン保護層を備える構造にすることができる。ここで、第１及び第２エンハンス層（補助エンハンス層）は、第１及び第２磁化安定化層間の交換結合を増大する作用を有し、第３及び第４エンハンス層は、記録層と第２磁化安定化層間の交換結合を増大する作用を有する。また、図３に示した磁気ディスク４０において、磁気結合層１２と記録層１６との間に、第２磁化安定化層、第４エンハンス層及び第２磁気結合層を加えても良い。
【００６５】
【実施例２】
実施例１と同様のプロセスにより複数枚の磁気ディスクを作製し、各ディスクの保護層上に潤滑剤を塗布した後、それらを磁気記録装置のスピンドルに同軸上に取り付けた。磁気記録装置の概略構成を図８及び図９に示す。図８は磁気記録装置の上面の図であり、図９は、図８の破線Ａ−Ａ’における磁気記録装置６０の断面図である。記録用磁気ヘッドとして、２．１Ｔの高飽和磁束密度を有する軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッドを用い、再生のために巨大磁気抵抗効果を有するデュアルスピンバルブ型磁気ヘッドを用いた。記録用磁気ヘッド及び再生用磁気ヘッドは一体化されており、図８及び図９では磁気ヘッド５３として示した。この一体型の磁気ヘッド５３は磁気ヘッド用駆動系５４により制御される。複数の磁気ディスク１０は回転駆動系５１のスピンドル５２により同軸回転される。磁気記録装置の磁気ヘッド面と磁気ディスクとの距離は１１ｎｍに保った。この磁気ディスクに４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２（６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ２）に相当する信号を記録して磁気ディスクのＳ／Ｎを評価したところ、２５ｄＢのＳ／Ｎが得られた。
【００６６】
磁気記録装置６０の記録安定性を評価するために、磁気記録装置６０を８０℃、湿度８０％の環境下に１００時間置いた。１００時間経過後に、記録した信号を再生して磁気ディスクのＳ／Ｎを測定したところ、２４．３ｄＢのＳ／Ｎが得られた。すなわち、上記環境下での記録信号の低下率は３％であった。
【００６７】
【比較例２】
比較例１の磁気ディスク５０を実施例２と同様にして磁気記録装置に組み込んだ。この磁気記録装置の記録安定性を評価するために、磁気記録装置６０を８０℃、湿度８０％の環境下に１００時間置いた。１００時間経過後に、記録した信号を再生して磁気ディスクのＳ／Ｎを測定したところ、２２．５ｄＢのＳ／Ｎが得られた。すなわち、上記環境下での記録信号の低下率は１０％であった。従って、本発明の磁気ディスクを備える磁気記録装置は記録安定性に関して優れていることが分かる。
【００６８】
【実施例３】
本発明に従う磁気記録媒体の別の具体例の概略構成を図１０に示す。磁気記録媒体７０は、ガラス基板２０上に、第１下地層２、第２下地層４、強磁性原子リッチ層７８、磁気結合層（非磁性層）１２、記録層１６及び保護層１８を備える。各層は以下のようにＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてスパッタリングにより形成した。
【００６９】
まず、直径２．５ｉｎｃｈ（６．２５ｃｍ）のガラス基板をＤＣマグネトロンスパッタ装置の準備室に装填した。準備室を減圧し、真空度を１×１０−５Ｐａにした後、ガラス基板上の水分を除去するためにガラス基板を２００℃で１０分間加熱した。次いで、ガラス基板を、準備室から、１×１０−５Ｐａの真空度を有する成膜室に搬送した。成膜室において、ガラス基板を３４０℃まで加熱した。
【００７０】
加熱されたガラス基板２０上に、第１金属下地層２として、ＮｉＡｌ膜を形成した。ターゲットには原子比でＮｉ：Ａｌ＝５０：５０のＮｉＡｌ合金を用いた。ＮｉＡｌ膜の膜厚は５０ｎｍであった。スパッタ時のＡｒガス圧は０．３Ｐａ、投入電力は５００Ｗであった。
【００７１】
第２金属下地層４として、ＣｒＭｏ膜を第１金属下地層２上に膜厚２０ｎｍで形成した。ターゲットにはＭｏ：２７原子％のＣｒＭｏ合金を用いた。成膜条件は、第１金属下地層２の場合と同様にした。
【００７２】
次いで、強磁性原子リッチ層７８として、ＣｏＰｔ膜を第２金属下地層上に膜厚２ｎｍで形成した。ターゲットにはＰｔ：１７原子％のＣｏＰｔ合金を用いた。スパッタ時の成膜条件として、投入電力は１００Ｗとし、基板とターゲット間の間隔を長くした以外は、第１金属下地層２の場合と同様にした。
【００７３】
次いで、磁気結合層１２として、Ｒｕ膜を強磁性原子リッチ層７８上に膜厚０．８ｎｍで形成した。ターゲットにはＲｕを用いた。スパッタ時の成膜条件は、強磁性原子リッチ層７８の場合と同様にした。
【００７４】
記録層１６として、面内方向の磁化を有するＣｏＣｒＰｔＢ膜を磁気結合層上に膜厚１８ｎｍで形成した。ターゲットにはＣｏ６４Ｃｒ２０Ｐｔ１２Ｂ４合金を用いた。成膜条件は、第１金属下地層２の場合と同様にした。
【００７５】
最後に、ＣｏＣｒＰｔＢ記録層１６上に、保護膜としてのカーボン層を膜厚５ｎｍで形成した。成膜条件は、第１金属下地層２の場合と同様であった。こうして図１０に示した構造の磁気ディスク７０を製造した。
【００７６】
こうして得られた磁気ディスクについて、実施例１と同様に、ＶＳＭにより磁界を印加して外部磁界に対する磁化曲線を観測した。得られた結果を図１１に示す。このヒステリシスループからわかるように、この実施例で製造された磁気ディスクも、実施例１で製造した磁気ディスクと同様に、正方向の外部磁界を印加して磁化を飽和させた後、外部磁界を低下させてゆくと、外部磁界がゼロになる前に磁化が急激に低下する領域が存在していた。そして、図１１からわかるように、この領域で、磁化曲線がヒステリシスを示すマイナーループを描いていた。図１１の下方にマイナーループの拡大図を示した。このマイナーループから、実施例１で製造した磁気ディスクの場合と同様にして交換結合磁界Ｈｅｘを求めたところ、交換結合磁界Ｈｅｘは、１．７ｋＯｅであった。
【００７７】
つぎに、上記プロセスと同様にして複数枚の磁気ディスクを作製し、それぞれの磁気ディスクの保護層上に潤滑剤を塗布した後、それらを実施例２と同様に図８及び図９に示す磁気記録装置に組み込んだ。この磁気記録装置を用いて、実施例２と同様に磁気ディスクに信号を記録して磁気ディスクのＳ／Ｎを評価したところ、２５ｄＢのＳ／Ｎが得られた。
【００７８】
次いで、かかる磁気記録装置の記録安定性を評価するために、実施例２の場合と同様に磁気記録装置を８０℃、湿度８０％の環境下に１００時間置いた。１００時間経過後に、記録した信号を再生して磁気ディスクのＳ／Ｎを測定したところ、２４．５ｄＢのＳ／Ｎが得られた。すなわち、上記環境下での記録信号の低下率は２％であった。したがって、比較例２の磁気記録装置との比較から、本発明の磁気ディスクを備える磁気記録装置は記録安定性に関して優れていることがわかる。
【００７９】
【変形例３】
実施例３で製造した磁気ディスクの変形例として、図１２に示すように、磁気結合層１２と記録層１６との界面にエンハンス層７９を設けてもよい。エンハンス層７９は、実施例１で作製した磁気ディスクのエンハンス層８と同様の材料を用いて形成することができ、記録層１６と強磁性原子リッチ層７８との間の交換結合を増大する作用を有する。
【００８０】
【変形例４】
実施例３で製造した磁気ディスクの別の変形例として、図１３に示すように、第２下地層３上に、更に記録層１６の磁化を安定化させるための磁化安定化層８６及び第２磁気結合層８２を設けてもよい。磁化安定化層８６は、実施例１で作製した磁気ディスクの磁化安定化層６と同様の材料を用いることができる。第２磁気結合層８２は、実施例３と同様にＲｕを用いることができる。また、更に別の変形例として、図１３に示した磁気ディスクにおいて、磁化安定化層８６を、実施例１で用いたエンハンス層で置き換えて構成することも可能である。
【００８１】
【実施例４】
この実施例では、磁気記録媒体の更に別の好ましい具体例について説明する。この実施例では、実施例３で作製した図１０に示す構造の磁気ディスクの強磁性原子リッチ層を格子間隔調整層に変更して磁気記録媒体を作製した。すなわち、図６に示すように、ガラス基板２０上に、第１下地層２、第２下地層４、格子間隔調整層６６、磁気結合層１２、記録層１６及び保護層１８を備える磁気ディスクを作製した。本実施例では、格子間隔制御層６６として、実施例３で作製した磁気ディスクの強磁性原子リッチ層７８と同じ磁性材料を用いた。実施例３においては、強磁性原子リッチ層７８を、基板とターゲットの間隔を長くして成膜したが、本実施例では、格子間隔調整層６６を、基板とターゲットの間隔を長くせずに成膜した。磁気結合層１２は、基板とターゲットの間隔を長くした以外は、実施例３と同様にして成膜した。これら格子間隔調整層６６と磁気結合層１２以外の層は、実施例３と同様の方法により成膜した。
【００８２】
また、比較例３として、図６に示した磁気ディスクにおいて、格子間隔調整層６６の代わりに、記録層１０と同組成のＣｏＣｒＰｔＢ膜を成膜して磁気ディスクを作製した。ＣｏＣｒＰｔＢ膜の膜厚は４．５ｎｍとし、記録層の膜厚は上記と同様に１８ｎｍとした。
【００８３】
［磁化曲線の評価］
本実施例の磁気ディスク及び比較例３の磁気ディスクの磁化測定を以下のようにして行った。ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer）により磁界を印加して外部磁界に対する磁化曲線を観測した。得られた結果を図１４に示す。図１４のヒステリシスループからわかるように、正方向の外部磁界を印加して磁化を飽和させた後、外部磁界を低下させていくと、外部磁界がゼロになる前に、ある磁界で磁化が急激に減少する領域がある。これは記録層と格子間隔調整層の間に働く交換結合の影響によって引き起こされる現象であり、磁気記録媒体の磁化が飽和しているときは、記録層と格子間隔調整層の磁化はともに平行であるが、外部磁界が低下して、格子間隔調整層の磁化が反転して記録層の磁化方向と反平行になるために生じる。
【００８４】
ここで、図１４に示したヒステリシスループから記録層の保磁力を求めた。以下に、保磁力の求め方について説明する。図１４に示したヒステリシスループは、磁気記録媒体のヒステリシスループであり、ヒステリシスループ上の磁化の値は、磁性材料からそれぞれ構成された記録層と格子間隔調整層の磁化の和を示している。一方、記録層の保磁力は、通常、記録層の磁化のみが描くヒステリシスループにおいて記録層の磁化の大きさがゼロになったときの外部磁界の大きさで定義される。そこで、図１４に示したヒステリシスループから、以下のようにして記録層の保磁力を見積もった。図１４に示したヒステリシスループにおいては、記録層の磁化がゼロのときは格子間隔調整層の磁化のみが検出されているはずであり、この場合の格子間隔調整層の磁化の大きさをＭｓｔａとすれば、図１４のヒステリシスループにおいて−Ｍｓｔａの磁化が得られるときの外部磁界の大きさが、記録層の磁化がゼロのときの外部磁界、すなわち記録層の保磁力を示すことになる。そして、Ｍｓｔａは、図１４のヒステリシスループから次のようにして見積もることができる。
【００８５】
図１４に示したヒステリシスループでは、前述したように、正方向の外部磁界を印加して磁化を飽和させた後、外部磁界を低下させていくと、図１４に示すように、ループ上のＡ点とＢ点との間で磁化が急激に減少している。このＡ点とＢ点との間の磁化の急激な減少は、記録層の磁化の方向は変化せずに格子間隔調整層の磁化のみが反転したことによる。ループ上のＡ点では記録層と格子間隔調整層の磁化の向きは平行であり、Ａ点での磁化は記録層と格子間隔調整層の磁化の和を表す。一方、Ｂ点ではそれぞれの層の磁化の向きが反平行となるので、Ｂ点での磁化は記録層と格子間隔調整層の磁化の差を表す。したがって、前述の格子間隔調整層の磁化Ｍｓｔａは、ループ上のＡ点における磁化の値とＢ点における磁化の値との差の半分として見積もることができる。
【００８６】
かかる方法により、図１４のヒステリシスループから記録層の保磁力を求めたところ、約４．５ｋＯｅであった。一方、比較例３の磁気ディスクの記録層についても同様の方法により保磁力を求めたところ、記録層の保磁力は約３．５ｋＯｅであった。つまり、本実施例の磁気ディスクの記録層は、比較例３の磁気ディスクの記録層よりも、保磁力が約３０％増加した。
【００８７】
第２下地層４と記録層１０の配向関係は、ＣｒＭｏ（２１１）［１１０］／／ＣｏＣｒＰｔＢ（１０・０）［０００１］である。第２下地層４であるＣｒＭｏ［１１０］の格子間隔は４．１８２Å、本実施例において格子間隔調整層６として用いられたＣｏＰｔの［０００１］の格子間隔は４．１７８Å、記録層１０として用いられたＣｏＣｒＰｔＢの格子間隔は４．１５９Åである。前述の式（１）から、記録層１０と第２下地層４との格子間隔のミスマッチΔ１、及び格子間隔調整層６と第２下地層４との格子間隔のミスマッチΔ２を求めると、Δ１＝０．５５０％、Δ２＝０．０９６％であり、Δ１＞Δ２を満足している。一方、比較例の磁気ディスクでは、記録層及び格子間隔調整層はともに同組成のＣｏＣｒＰｔＢであるために、ミスマッチΔ１＝Δ２＝０．５５０％である。したがって、第２下地層であるＣｒＭｏ上に格子間隔調整層を成膜する場合、ＣｏＰｔを格子間隔調整層に用いた方が、ＣｏＣｒＰｔＢを用いた場合よりも、下地層と記録層との間の格子間隔のミスマッチを小さくできるので、記録層の結晶性を向上させることができる。
【００８８】
ところで、図１４のヒステリシスループにおいて、磁界が０になる前に磁化が急激に低下する領域では、外部磁界に対する磁化の変化率（δＭ／δＨ）が極大となる点が現れている。この極大点が出現した後に更に磁界を低下させてゆき、磁化の変化率が安定化した後に再度外部磁界を増加させると、図１６の斜線に示すようにヒステリシス曲線が得られる。このヒステリシス曲線をマイナーループと呼ぶ。ここで、マイナーループの上端と下端の中点にあるループの中心における磁界Ｈは、記録層１０と格子間隔調整層６の磁化の交換結合に比例する交換結合磁界Ｈｅｘとして知られている。この実施例で得られた磁気ディスクの場合、Ｈｅｘは約１．０ｋＯｅであることがわかった。一方、比較例３の磁気ディスクの場合、マイナーループより求められたＨｅｘは、０．４ｋＯｅであることがわかった。したがって、本発明では、格子間隔調整層の磁性元素の割合を、記録層よりも増加させることにより、格子間隔調整層と記録層との交換結合力が増大されている。
【００８９】
つぎに、本実施例及び比較例３の磁気ディスクについて、磁気ディスクの熱安定性の指標となる値（Ｋｕ・Ｖ）／（ｋＢ・Ｔ）（Ｋｕは記録層の結晶磁気異方性定数、Ｖは活性化体積、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度を表す）を求めたところ、本実施例の磁気ディスクでは、約７８であったのに対し、比較例３の磁気記録媒体では約６５であった。このことからも、本発明の磁気記録媒体は熱安定性に優れることがわかる。更に、本実施例の磁気ディスクでは、面内磁気記録媒体の高密度記録の可能性を示す指標であるＢｒｔは、約４９．７Ｇμｍであった。
【００９０】
つぎに、格子間隔調整層を種々の膜厚で形成した以外は、上記と同様のプロセスにより磁気ディスクを製造して、格子間隔調整層の膜厚の異なる複数の磁気ディスクを得た。そして、それぞれの磁気ディスクについて上記と同様にＶＳＭにより磁化曲線を観測して記録層の保磁力を求めた。図１５に、格子間隔調整層であるＣｏＰｔ層の膜厚と、記録層の保磁力の関係を示す。この結果からわかるように、ＣｏＰｔ膜の膜厚の増加に伴って記録層の保磁力も増大している。
【００９１】
次いで、格子間隔調整層の膜厚の異なるそれぞれの磁気ディスクについて、上記と同様の方法により交換結合磁界を測定し、格子間隔調整層の膜厚に対する交換結合磁界の依存性を調べた。結果を図１５のグラフに示す。このグラフからわかるように、格子間隔調整層の膜厚が増加するに伴って、交換結合磁界は減少している。図１５から、格子間隔調整層をＣｏＰｔ層で構成した場合、記録層の保磁力と交換結合磁界をともにバランス良く高めることが可能な格子間隔調整層の最適な膜厚は１．０ｎｍ〜２．０ｎｍであることがわかる。
【００９２】
【実施例５】
この実施例では、第１エンハンス層（強磁性原子リッチ層）及び第２エンハンス層を形成する強磁性材料を、ともに、Ｃｏ６２Ｃｒ２２Ｐｔ１２Ｂ４、Ｃｏ６４Ｃｒ２０Ｐｔ１２Ｂ４及びＣｏ８３Ｃｒ１７に変更した以外は、実施例１と同様にして第１エンハンス層の強磁性原子濃度の異なる３種類の磁気ディスクを作製した。すなわち、Ｒｕ層（磁気結合層）に接する第１エンハンス層と第２エンハンス層の強磁性原子濃度を、６２％、６４％、８３％に変化させた。こうして得られた第１エンハンス層の強磁性原子濃度がそれぞれ異なる３種類の磁気ディスクと、実施例１で作製した磁気ディスク（第１及び第２エンハンス層の強磁性原子濃度は１００％）とについて、記録層と第１エンハンス層との間の交換結合エネルギーＪを調べた。交換結合エネルギーＪは、次式（２）から求めた。
【００９３】
Ｊ＝Ｈｅｘ×（Ｍｓ×ｔ＋ＭｓＥ×ｔＥ）・・・（２）
【００９４】
上記式（２）中、Ｈｅｘは、記録層と磁化安定化層の磁化の交換結合を示す交換結合磁界であり、Ｍｓ及びＭｓＥはそれぞれ磁化安定化層及び第１エンハンス層の飽和磁化を示し、ｔ及びｔＥはそれぞれ磁化安定化層及び第１エンハンス層の膜厚を示す。交換結合磁界Ｈｅｘは実施例１で示した方法と同様の方法により求めた。
【００９５】
図１７（Ａ）に、第１エンハンス層のＣｏ濃度に対する交換結合エネルギーの変化を示す。図１７（Ａ）に示すように、第１エンハンス層の強磁性原子濃度（Ｃｏ濃度）が高くなるに従って記録層と磁化安定化層との間の交換結合エネルギーが増大していることがわかる。第１エンハンス層の強磁性原子（Ｃｏ）濃度が８３％以上の磁気記録媒体では、第１エンハンス層の強磁性原子（Ｃｏ）濃度が６４％の磁気記録媒体（第１エンハンス層と記録層の強磁性原子濃度がともに等しい磁気記録媒体）と比較して交換結合エネルギーが約５倍に増大している。すなわち、第１エンハンス層の強磁性原子濃度を記録層の強磁性原子濃度よりも絶対値で１９％（記録層の強磁性原子濃度に対する相対値で約３０％）以上増加させることにより交換結合エネルギーを約５倍に増大することができた。第１エンハンス層の強磁性原子濃度を１００％にすると更に交換結合エネルギーは増大し、第１エンハンス層の強磁性原子（Ｃｏ）濃度が６４％の磁気記録媒体に比べて約８．７５倍に増加していた。一方、第１エンハンス層の強磁性原子濃度が記録層の強磁性原子濃度よりも低い磁気記録媒体の交換結合エネルギーは、第１エンハンス層の強磁性原子（Ｃｏ）濃度が６４％の磁気記録媒体すなわち第１エンハンス層と記録層の強磁性原子濃度がともに等しい磁気記録媒体よりも低くなっている。また、各磁気記録媒体について熱安定性の指標である（Ｋｕ・Ｖ）／（ｋＢ・Ｔ）を測定した。測定結果を図１７（Ｂ）に示す。図１７（Ｂ）からわかるように、第１エンハンス層の強磁性原子濃度を記録層の強磁性原子濃度よりも高めることにより、（Ｋｕ・Ｖ）／（ｋＢ・Ｔ）も交換結合エネルギーと同様に向上している。かかる結果から、第１エンハンス層（強磁性原子リッチ層）の強磁性原子濃度を記録層の強磁性原子濃度よりも高めることによって熱安定性の優れた磁気記録媒体を得ることができる。
【００９６】
【実施例６】
この実施例では、本発明の磁気記録媒体の更に別の具体例について説明する。図２に、本実施例の磁気記録媒体の概略断面図を示す。磁気記録媒体３０は、ガラス基板２０上に、第１下地層２、第２下地層４、磁化安定化層６、磁気結合層１２、強磁性原子リッチ層（第２エンハンス層）１４、記録層１６及び保護層１８を備える。かかる磁気記録媒体３０は、実施例１において作製した図１に示す構造の磁気ディスクの第２エンハンス層を強磁性原子リッチ層として用い、第１エンハンス層を形成しなかった以外は、実施例１と同様にして作製することができる。また、図２に示した磁気記録媒体３０の変形例として、強磁性原子リッチ層（第２エンハンス層）１４と記録層１６との間に、更に、第２磁化安定化層、第２磁気結合層及び第４エンハンス層を加えても良い。
【００９７】
以上、本発明を実施例により具体的に説明してきた。例えば、実施例１は、本発明の第１または第３の態様を具現化する例である。しかしながら、本発明はそれらに限定されない。基板、第１金属下地層、第２金属下地層、強磁性原子リッチ層、格子間隔調整層、磁化安定化層、磁気結合層、第１エンハンス層、第２エンハンス層、及び記録層は、実施例で示した材料に限らず、種々の知られた材料で構成することができる。
【００９８】
【発明の効果】
本発明の第１の態様の磁気記録媒体は、記録層を形成する強磁性材料よりも強磁性原子濃度の高い強磁性材料から形成された強磁性原子リッチ層により、記録層と強磁性原子リッチ層との間で強い交換結合力が発生するので熱安定性に優れる。従って、高密度記録のために微小磁区を形成しても、熱揺らぎが少なく、記録した情報を長期間に渡って安定に保持することができる。
【００９９】
本発明の第２の態様の磁気記録媒体は、下地層と記録層との格子間隔のミスマッチを緩和するような格子間隔を有する格子間隔調整層により、記録層の結晶配向性が向上しているので、記録層の保磁力が増大されている。これにより記録層に微小な磁区を形成することができ、更なる高密度化を実現できる。更には、格子間隔調整層中の磁性元素の割合を記録層よりも増加させることにより、格子間隔調整層と記録層との間の交換結合力を増大させることができる。かかる磁気記録媒体は、熱安定性に優れ、且つ、高保磁力であるため、超高密度記録が可能である。
【０１００】
本発明の第３の態様の磁気記録媒体は、強磁性原子リッチ層により記録層と磁化安定化層との間の交換結合力が増大しているので、第１の態様の磁気記録媒体と同様に熱安定性に優れ、高密度記録のために微小磁区を形成しても、熱揺らぎが少なく、記録した情報を長期間に渡って安定に保持することができる。
【０１０１】
本発明の第１、第２または第３の態様の磁気記録媒体を備える磁気記録装置は、記録安定性に優れ、例えば、４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２（６．２０Ｇｂｉｔｓ／ｃｍ２）を超える超高密度磁気記録の実現を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の磁気ディスクの断面構造を示す図である。
【図２】  実施例１の磁気ディスクの変形例の断面構造を示す図である。
【図３】  実施例１の磁気ディスクの別の変形例の断面構造を示す図である。
【図４】  実施例１の磁気ディスクのヒステリシスループ（メジャーループ）を示すグラフである。
【図５】  図５（Ａ）は、実施例１の磁気ディスクのマイナーヒステリシスループを示し、図５（Ｂ）は、比較例１の磁気ディスクのマイナーヒステリシスループを示す。
【図６】  本発明の実施例４に従う磁気ディスクの概略断面構造を示す図である。
【図７】  比較例１の磁気ディスクの断面構造を示す図である。
【図８】  本発明の実施例２に従う磁気記録装置の一例を上方から見た概略構成図である。
【図９】  図８に示す磁気記録装置のＡ‐Ａ’方向の断面図である。
【図１０】  本発明の実施例３で製造した磁気ディスクの概略断面図である。
【図１１】  図１０に示す磁気ディスクのヒステリシスループ（メジャーループ）と、ヒステリシスループのマイナーループの拡大図を示すグラフである。
【図１２】  本発明の実施例３に従う磁気ディスクの変形例の概略断面図である。
【図１３】  本発明の実施例３に従う磁気ディスクの別の変形例の概略断面図である。
【図１４】  実施例４の磁気ディスクのヒステリシスループ（メジャーループ）を示すグラフである。
【図１５】  実施例４の磁気ディスクの格子間隔調整層の膜厚と記録層の保磁力との関係及び格子間隔調整層の膜厚と交換結合磁界の関係を示すグラフである。
【図１６】  図１４におけるヒステリシスループのマイナーループを模式的に示したグラフである。
【図１７】  図１７（Ａ）は、強磁性原子リッチ層の強磁性原子（Ｃｏ）濃度に対する交換結合エネルギーの変化を示し、図１７（Ｂ）は、強磁性原子リッチ層の強磁性原子（Ｃｏ）濃度に対する（Ｋｕ・Ｖ）／ｋＢ・Ｔの変化を示すグラフである。
【図１８】  従来の磁気ディスクの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
２  第１金属下地層
４  第２金属下地層
６  磁化安定化層
８  第１エンハンス層
１０  磁気ディスク
１２  磁気結合層
１４  第２エンハンス層
１６  記録層
２０  基板
５２  スピンドル
５３  磁気ヘッド
６０  磁気記録装置
６６  格子間隔調整層
７８  強磁性原子リッチ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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