(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１００ｅｍｕ／ｃｃ未満の磁気モーメントをそれぞれ有する少なくとも３つの交換制御層と、前記交換制御層によって互いに分離された４つの磁気層と、を有する記録層を含む磁気媒体であって、
前記磁気層の最上部が酸素でドープされており、
前記磁気層の最下部が、他の磁気層と比較して最も高いＫｕ値を有し、前記他の磁気層のそれぞれにおけるＫｕ値が、そのすぐ下の前記磁気層の前記Ｋｕ値未満である、磁気媒体。
【請求項２】
前記磁気層の最下部における磁性粒子の平均ピッチが、９ｎｍ以下である、請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項３】
前記磁気層の最下部が、少なくとも２０ｖｏｌ％の酸化物含有量を有する、請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項４】
前記磁気層の最上部がキャップ層である、請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項５】
前記キャップ層の酸素含有量が、約０．５〜約３０ｖｏｌ％の範囲である、請求項４に記載の磁気媒体。
【請求項６】
前記磁気層における結晶粒界が、全体的に、前記磁気層の最下部から前記キャップ層まで前記記録層に沿って垂直に整列される、請求項４に記載の磁気媒体。
【請求項７】
前記交換制御層のそれぞれにおける堆積厚さが、約５〜約２０オングストロームである、請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項８】
前記交換制御層の少なくとも１つが、０ｖｏｌ％を超える酸素含有量を有する、請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項９】
前記交換制御層の少なくとも１つが、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｒｕ及び酸素を含む、請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項１０】
前記記録層の磁気クラスタサイズが、約３０ｎｍ未満である、請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項１１】
前記磁気媒体のＨｃｒにおける角度依存の最小値が、外部磁界が前記磁気媒体に対して垂直方向に印加された場合に測定される前記磁気媒体のＨｃｒの７５％を超える、請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項１２】
前記交換制御層の少なくとも１つにおける堆積厚さが、前記少なくとも１つの交換制御層に隣接する前記磁気層の１つ又は複数における平均結晶粒界厚さの約８０％〜約１２０％である、請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項１３】
少なくとも１つの磁気ヘッドと、
請求項１に記載の磁気媒体と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッド越しに前記磁気媒体を通過させるための駆動機構と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの動作を制御するために、前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラと、
を含む磁気データ記憶システム。
【請求項１４】
少なくとも３つの交換制御層と、前記交換制御層によって互いに分離された４つの磁気層と、を有する記録層を含む磁気媒体であって、
前記磁気層の最上部が、０．５ｖｏｌ％を超える酸素含有量を有し、
前記磁気層の最下部における磁性粒子の平均ピッチが、９ｎｍ以下であり、
前記磁気層の最下部が、少なくとも２０ｖｏｌ％の酸化物含有量を有し、
前記磁気層の最下部が、他の磁気層と比較して最も高いＫｕ値を有し、前記他の磁気層のそれぞれにおけるＫｕ値が、そのすぐ下の前記磁気層の前記Ｋｕ値未満である、
する磁気媒体。
【請求項１５】
前記磁気層の最上部が、キャップ層である、請求項１４に記載の磁気媒体。
【請求項１６】
前記磁気層における結晶粒界が、全体的に、前記磁気層の最下部から前記キャップ層まで前記記録層に沿って垂直に整列される、請求項１５に記載の磁気媒体。
【請求項１７】
前記交換制御層のそれぞれにおける堆積厚さが、約５〜約２０オングストロームである、請求項１４に記載の磁気媒体。
【請求項１８】
前記交換制御層のそれぞれが、０ｖｏｌ％を超える酸素含有量を有する、請求項１４に記載の磁気媒体。
【請求項１９】
前記記録層の磁気クラスタサイズが、約３０ｎｍ未満である、請求項１４に記載の磁気媒体。
【請求項２０】
前記磁気媒体のＨｃｒにおける角度依存の最小値が、外部磁界が前記磁気媒体に対して垂直方向に印加された場合に測定される前記磁気媒体のＨｃｒの７５％を超える、請求項１４に記載の磁気媒体。
【請求項２１】
前記交換制御層のそれぞれにおける堆積厚さが、前記それぞれ交換制御層に隣接する前記磁気層の１つ又は複数における平均結晶粒界厚さの約８０％〜約１２０％である、請求項１４に記載の磁気媒体。
【請求項２２】
少なくとも１つの磁気ヘッドと、
請求項１４に記載の磁気媒体と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッド越しに前記磁気媒体を通過させるための駆動機構と、
前記少なくとも１つの磁気ヘッドの動作を制御するために、前記少なくとも１つの磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラと、
を含む磁気データ記憶システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ記憶システムに関し、特に、本発明は、記録層及び／又は記録層における層の磁性粒子間の低減された磁気結合を有する磁気媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの心臓は、典型的には、回転磁気ディスク、読み書きヘッドを有するスライダ、回転ディスク上方のサスペンションアーム、並びにサスペンションアームをスイングさせて、回転ディスク上の選択された円形トラックの上に読み取り及び／又は書き込みヘッドを配置するアクチュエータアームを含む磁気ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。サスペンションアームは、ディスクが回転していない場合には、ディスク表面と接触するようにスライダをバイアスするが、しかしディスクが回転する場合には、スライダの空気軸受面（ＡＢＳ）に隣接する回転ディスクによって空気が渦を巻き、その結果、スライダが、回転ディスクの表面から僅かに離れて空気軸受上に乗るようにする。スライダが空気軸受上に乗ると、回転ディスクに磁気印を書き込むために、且つ回転ディスクから信号磁場を読み取るために、読み書きヘッドが用いられる。読み書きヘッドは、書き込み及び読み取り機能を実行するためにコンピュータプログラムに従って動作する処理回路に接続される。
【０００３】
情報時代の情報処理量は、急速に増加している。特に、ＨＤＤが、それらの制限された面積及び容積内により多くの情報を記憶できることが望まれている。この要望に対する技術的アプローチは、ＨＤＤの記録密度を増加させることによって、容量を増加させることである。より高い記録密度を達成するためには、記録ビットの更なる微細化が効果的であり、これにより今度は、典型的に、ますます小さなコンポーネントの設計が必要とされる。
【０００４】
しかしながら、様々なコンポーネント、特に磁性粒子ピッチの更なる微細化は、それら自体の一連の課題や障害を従来の製品において呈する。
【０００５】
従来の媒体は、キャップ層とその下の層との間の垂直交換を有する。媒体はまた、特にキャップの近くで粒子のそれぞれの間で強い水平交換を含む。粒子は、単一の実体として磁気的に動作する粒子クラスタを形成する傾向がある。従って、達成可能な面密度は、粒度だけではなく、同様にクラスタサイズにも応じる。
【０００６】
かかる従来の媒体において粒度を低減する試みは、磁性粒子間における水平交換のほぼ指数関数的な増加に帰着し、従って同様にクラスタサイズを増加させる。クラスタサイズの増加は、達成可能な面密度を低下させる。その結果、従来製品は、媒体上の記憶密度を著しく犠牲にすることなしには、媒体の粒子ピッチ及び／又は粒度を低減することができない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態による磁気媒体は、１００ｅｍｕ／ｃｃ未満の磁気モーメントをそれぞれ有する少なくとも３つの交換結合層と、交換結合層によって互いに分離された４つの磁気層と、を有する記録層を含む。磁気層の最上部は、酸素でドープされる。
【０００８】
別の実施形態による磁気媒体は、少なくとも３つの交換結合層と、交換結合層によって互いに分離された４つの磁気層と、を有する記録層を含む。磁気層の最上部は、０．５ｖｏｌ％を超える酸素含有量を有する。磁気層の最下部における磁性粒子の平均ピッチは、９ｎｍ以下である。磁気層の最下部は、少なくとも２０ｖｏｌ％の酸化物含有量を有する。
【０００９】
これらの実施形態のいずれも、ディスク駆動システムなどの磁気データ記憶システムにおいて実現されても良く、磁気データ記憶システムは、磁気ヘッド、磁気ヘッド越しに磁気媒体（例えばハードディスク）を通過させるための駆動機構、及び磁気ヘッドに電気的に結合されたコントローラを含んでも良い。
【００１０】
本発明の他の態様及び利点は、以下の詳細な説明から明白になるであろう。その詳細な説明は、図面と共に、本発明の原理を例として示す。
【００１１】
本発明の特質及び利点と同様に、好ましい使用モードのより完全な理解のために、添付の図面と共に読まれる以下の詳細な説明が参照されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】磁気記録ディスク駆動システムの単純化された図面である。
【図２Ａ】長手方向記録フォーマットを用いる記録媒体の断面における概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａにおけるような長手方向記録用の従来の磁気記録ヘッド及び記録媒体の組み合わせの概略図である。
【図２Ｃ】垂直記録フォーマットを用いる磁気記録媒体である。
【図２Ｄ】片面垂直記録用の記録ヘッド及び記録媒体の組み合わせの概略図である。
【図２Ｅ】媒体の両面で別々に記録するように適合された記録装置の概略図である。
【図３Ａ】ヘリカルコイルを備えた垂直磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図３Ｂ】ヘリカルコイルを備えたピギーバック磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図４Ａ】ループコイルを備えた垂直磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図４Ｂ】ループコイルを備えたピギーバック磁気ヘッドの特定の一実施形態の断面図である。
【図５】一実施形態による磁気媒体の部分側面図である。
【図６】一実施形態による磁気媒体の部分側面図である。
【図７】幾つかの実施形態について、画角に対する正規化された保磁力値をプロットする比較グラフである。
【図８】一実施形態について、基準ディスクからの粒子ピッチに対する面密度利得をプロットするグラフである。
【図９Ａ】幾つかの実施形態について、粒子ピッチに対する磁気クラスタサイズをプロットする比較グラフである。
【図９Ｂ】幾つかの実施形態について、粒子ピッチに対する信号対雑音比をプロットする比較グラフである。
【図９Ｃ】幾つかの実施形態について、クラスタサイズに対する信号対雑音比をプロットする比較グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明は、本発明の一般的な原理の例示を目的としてなされるものであり、且つ本明細書において特許請求される本発明の概念を限定することを意図したものではない。更に、本明細書に記載されている特定の特徴は、様々な可能な組み合わせ及び順列のそれぞれにおいて、他の記載されている特徴との組み合わせにおいて使用することができる。
【００１４】
本明細書において特に別段の定義がなされていない限り、全ての用語は、本明細書によって含意される意味、並びに当業者によって理解され、且つ／又は辞書、論文等において規定されている意味を含む、可能な最も広範な解釈を与えられるべきである。
【００１５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられているように、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」が、特記されていない限り、複数の対象物を含むことにもまた留意されたい。
【００１６】
以下の説明は、１つ又は複数の酸化物でドープされた粒状記録層及び／又は粒状記録層間の交換結合層を有するディスクベースの記憶システム及び／又は関連するシステム並びに方法の幾つかの好ましい実施形態と同様に、それらの動作及び／又はそのコンポーネント部品を開示する。例えば、本明細書における様々な実施形態は、垂直交換結合を低減する交換結合層を導入する。追加及び／又は代替として、酸化物が、磁性粒子の材料に導入され、それによって、記録層の水平交換を低減しても良い。その結果、本明細書の好ましい実施形態は、磁気媒体の性能を改善しながら、例えば粒子の磁気安定性を改善しながら、粒子ピッチを低減することができる。従って、本明細書の様々な実施形態の記憶密度は、かなり増加され得る。
【００１７】
一般的な一実施形態において、磁気媒体は、１００ｅｍｕ／ｃｃ未満の磁気モーメントをそれぞれ有する少なくとも３つの交換結合層と、交換結合層によって互いに分離された４つの磁気層と、を有する記録層を含む。磁気層の最上部は、酸素でドープされる。
【００１８】
別の一般的な実施形態において、磁気媒体は、少なくとも３つの交換結合層と、交換結合層によって互いに分離された４つの磁気層と、を有する記録層を含む。磁気層の最上部は、０．５ｖｏｌ％を超える酸素含有量を有する。磁気層の最下部における磁性粒子の平均ピッチは、９ｎｍ以下である。磁気層の最下部は、少なくとも２０ｖｏｌ％の酸化物含有量を有する。
【００１９】
ここで図１を参照すると、本発明の一実施形態によるディスクドライブ１００が示されている。図１に示されているように、少なくとも１つの回転可能な磁気媒体（例えば磁気ディスク）１１２が、スピンドル１１４上に支持され、駆動機構によって回転され、駆動機構は、ディスク駆動モータ１１８を含んでも良い。各ディスク上の磁気記録は、典型的には、ディスク１１２上の同心データトラック（図示せず）の環状パターンの形態をしている。従って、ディスク駆動モータ１１８は、すぐ下で説明されている磁気読み取り／書き込み部１２１越しに磁気ディスク１１２を通過させるのが好ましい。
【００２０】
少なくとも１つのスライダ１１３が、ディスク１１２の近くに配置され、各スライダ１１３は、例えば、本明細書で説明及び／又は提案されるアプローチのいずれかに従って、例えば、磁気ヘッドの１つ又は複数の磁気読み取り／書き込み部１２１を支持する。ディスクが回転するにつれて、スライダ１１３は、所望のデータが記録され且つ／又は書き込まれる異なるディスクトラックに磁気読み取り／書き込み部１２１がアクセスし得るように、ディスク表面１２２上を内に且つ外に放射状に移動される。各スライダ１１３は、サスペンション１１５によってアクチュエータアーム１１９に装着される。サスペンション１１５は、ディスク表面１２２に対してスライダ１１３をバイアスするわずかなバネ力を提供する。各アクチュエータアーム１１９は、アクチュエータ１２７に装着される。図１に示されているようなアクチュエータ１２７は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であっても良い。ＶＣＭは、固定磁界内で移動可能なコイルを含み、コイル移動の方向及び速度は、コントローラ１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。
【００２１】
ディスク記憶システムの動作中に、ディスク１１２の回転は、上向きの力又はリフトをスライダに加える空気軸受をスライダ１１３とディスク表面１２２との間に生成する。従って、空気軸受は、サスペンション１１５のわずかなバネ力を平衡させ、且つ正常な動作中に、小さなほぼ一定の間隔だけ、ディスク表面から離れてその表面上方でスライダ１１３を支持する。幾つかの実施形態において、スライダ１１３が、ディスク表面１２２に沿ってスライドしても良いことに留意されたい。
【００２２】
ディスク記憶システムの様々なコンポーネントは、アクセス制御信号及び内部クロック信号など、コントローラ１２９によって生成される制御信号によって動作において制御される。典型的には、制御ユニット１２９は、論理制御回路、記憶装置（例えばメモリ）、及びマイクロプロセッサを含む。好ましいアプローチにおいて、制御ユニット１２９は、１つ又は複数の磁気読み取り／書き込み部１２１の動作を制御するために、１つ又は複数の磁気読み取り／書き込み部１２１に（例えば、ワイヤ、ケーブル、ライン等を介して）電気的に結合される。制御ユニット１２９は、ライン１２３上の駆動モータ制御信号並びにライン１２８上のヘッド位置及びシーク制御信号など、様々なシステム動作を制御するための制御信号を生成する。ライン１２８上の制御信号は、ディスク１１２上の所望のデータトラックにスライダ１１３を最適に移動させ配置するために、所望の電流プロファイルを提供する。読み書き信号は、記録チャネル１２５によって、読み取り／書き込み部１２１へ、及びそこから伝達される。
【００２３】
典型的な磁気ディスク記憶システム及び図１の添付図の上記の説明は、単に表現目的のためである。ディスク記憶システムが、多数のディスク及びアクチュエータを含んでも良く、且つ各アクチュエータが、多数のスライダを支持しても良いことがきっと明らかであろう。
【００２４】
ディスクドライブとホスト（一体型又は外部）との間でデータを送受信する通信のための、且つディスクドライブの動作を制御し、ディスクドライブのステータスをホストに伝達するためのインターフェースが設けられても良く、全ては当業者によって理解されよう。
【００２５】
典型的なヘッドにおいて、誘導書き込み部は、１つ又は複数の絶縁層（絶縁スタック）に埋め込まれたコイル層を含み、絶縁スタックは、第１及び第２の磁極片層間に位置している。書き込み部の空気軸受面（ＡＢＳ）におけるギャップ層によって、ギャップが、第１及び第２の磁極片層間に形成される。磁極片層は、バックギャップにおいて接続されても良い。電流が、コイル層を導通され、電流は、磁極片に磁界を生成する。回転する磁気ディスク上の円形トラックなど、動いている媒体のトラックに磁界情報ビットを書き込む目的で、ＡＢＳにおけるギャップにおいてフリンジ磁界が生じる。
【００２６】
第２の磁極片層は、ＡＢＳからフレアポイントへと延在する磁極先端部と、フレアポイントからバックギャップへと延在するヨーク部と、を有する。フレアポイントは、ヨークを形成するために第２の磁極片が広がり始める（フレア状になる）場所である。フレアポイントの配置は、記録媒体に情報を書き込むために生成される磁界の大きさに直接影響を及ぼす。
【００２７】
図２Ａは、図１に示されているものなど、磁気ディスク記録システムと共に使用されるような従来の記録媒体を概略的に示す。この媒体は、媒体自体の面内に又は面に平行に磁気インパルスを記録するために使用される。記録媒体、この例では記録ディスクは、ガラスなどの適切な非磁性材料の支持基板２００と、適切な従来の磁気層の上部コーティング２０２とを基本的に含む。
【００２８】
図２Ｂは、好ましくは薄膜ヘッドでも良い従来の記録／再生ヘッド２０４と、図２Ａの記録媒体などの従来の記録媒体との間の動作関係を示す。
【００２９】
図２Ｃは、図１に示されているものなど、磁気ディスク記録システムと共に使用されるような記録媒体の表面に対してほぼ垂直な磁気インパルスの配向を概略的に示す。かかる垂直記録のために、媒体は、典型的には、高透磁率を有する材料の下地層２１２を含む。次に、この下地層２１２には、好ましくは下地層２１２と比較して高い保磁力を有する磁性材料の上部コーティング２１４が設けられる。
【００３０】
図２Ｄは、垂直ヘッド２１８と記録媒体との間の動作関係を示す。図２Ｄに示されている記録媒体は、図２Ｃに関して上記に記載された高透磁率の下地層２１２及び磁性材料の上部コーティング２１４の両方を含む。しかしながら、これらの層２１２及び２１４の両方とも、適切な基板２１６に貼り付けられて示されている。典型的には、層２１２及び２１４間には、「交換遮断」層又は「中間層」と呼ばれる追加層（図示せず）もまた存在する。
【００３１】
この構造において、垂直ヘッド２１８の極間に延在する磁束線は、記録媒体の上部コーティング２１４に弧を描いて入り且つそこから出るが、記録媒体の高透磁率の下地層２１２は、媒体の表面に対してほぼ垂直な方向で、磁束線に上部コーティング２１４を通過させ、媒体の表面にほぼ垂直な磁化軸を有する磁気インパルスの形で、好ましくは下地層２１２と比較して高い保磁力を持つ磁性材料の上部コーティング２１４に情報を記録する。この磁束は、軟質下部コーティング２１２によって導かれ、ヘッド２１８のリターン層（Ｐ１）へと戻る。
【００３２】
図２Ｅは、基板２１６が、その２つの対向側面のそれぞれに、層２１２及び２１４を担持し、適切な記録ヘッド２１８が媒体の各側面上の磁気コーティング２１４の外面に隣接して配置されて、媒体の各側面上への記録を可能にする類似の構造を示す。
【００３３】
図３Ａは、垂直磁気ヘッドの断面図である。図３Ａにおいて、ヘリカルコイル３１０及び３１２は、ステッチ極３０８に磁束を生成するために用いられ、次に、ステッチ極は、この磁束を主極３０６に伝える。コイル３１０は、頁から外へと流れる電流を表し、一方でコイル３１２は、頁の中へと流れる電流を表す。ステッチ極３０８は、ＡＢＳ３１８から奥まった場所にあっても良い。絶縁体３１６は、コイルを囲み、幾つかの要素の支持を提供しても良い。構造体の右に向かう矢印によって示されているように、媒体の進行方向は、最初に媒体に下部リターン極３１４を通過させ、次に、ステッチ極３０８、主極３０６、ラップアラウンドシールド（図示せず）に接続され得るトレーリングシールド３０４を通過させ、最後に、上部リターン極３０２を通過させる。これらのコンポーネントのそれぞれは、ＡＢＳ３１８と接触する部分を有しても良い。ＡＢＳ３１８は、構造体の右側全体にわたって示されている。
【００３４】
垂直書き込みは、ステッチ極３０８を通って主極３０６内へ、その後、ＡＢＳ３１８に向けて配置されたディスクの表面へと磁束を強制的に向かわせることによって達成される。
【００３５】
図３Ｂは、図３Ａのヘッドと類似の特徴を有するピギーバック磁気ヘッドを示す。２つのシールド３０４、３１４は、ステッチ極３０８及び主極３０６の両側に位置する。センサシールド３２２、３２４もまた示されている。センサ３２６は、典型的には、センサシールド３２２、３２４間に配置される。
【００３６】
図４Ａは、パンケーキ構成と呼ばれることもあるループコイル４１０を用いて磁束をステッチ極４０８に供給する一実施形態の概略図である。次に、ステッチ極は、この磁束を主極４０６に供給する。この配置において、下部リターン極は、任意選択である。絶縁体４１６は、コイル４１０を囲み、ステッチ極４０８及び主極４０６用の支持を提供しても良い。ステッチ極は、ＡＢＳ４１８から奥まった場所に配置され得る。構造体の右に向かう矢印によって示されているように、媒体の進行方向は、媒体に、ステッチ極４０８、主極４０６、ラップアラウンドシールド（図示せず）に接続され得るトレーリングシールド４０４を通過させ、最後に上部リターン極４０２を通過させる（これらの全ては、ＡＢＳ４１８と接触する部分を有していても、いなくても良い）。ＡＢＳ４１８は、構造体の右側全体にわたって示されている。幾つかの実施形態において、トレーリングシールド４０４は、主極４０６と接触しても良い。
【００３７】
図４Ｂは、パンケーキコイルを形成するように巻き付くループコイル４１０を含む、図４Ａのヘッドと類似の特徴を有する別のタイプのピギーバック磁気ヘッドを示す。センサシールド４２２、４２４もまた示されている。センサ４２６は、典型的には、センサシールド４２２、４２４間に配置される。
【００３８】
図３Ｂ及び４Ｂにおいて、任意選択のヒータが、磁気ヘッドの非ＡＢＳ側の近くに示されている。ヒータはまた、図３Ａ及び４Ａに示されている磁気ヘッドに含まれても良い。このヒータの位置は、突起部が望ましい場所、周囲の層の熱膨張係数などの設計パラメータに基づいて異なり得る。
【００３９】
本明細書において別段の記載がある場合を除いて、図３Ａ〜４Ｂの構造における様々なコンポーネントは、従来の材料及び設計であっても良く、それは、当業者によって理解されよう。
【００４０】
図５は、一実施形態に従って、磁気媒体５００の一部を示す。任意選択として、本磁気媒体５００は、他の図に関連して説明された特徴など、本明細書で列挙される任意の他の実施形態からの特徴と組み合わせて実現されても良い。しかしながら、もちろん、かかる磁気媒体５００及び本明細書で提示される他の磁気媒体は、本明細書で列挙される例示的な実施形態で特に説明されていることも説明されていないこともある様々な用途及び／又は変形において用いられても良い。更に、本明細書で提示されている磁気媒体５００は、任意の所望の環境で用いられても良い。
【００４１】
ここで図５を参照すると、磁気媒体５００は、４つの磁気層５０２、５０４、５０６、５０８と、それらの間に挟まれた３つの交換結合層５２０、５２２、５２４と、を有する記録層５０１を含む。記録層５０１が、４つの磁気層５０２、５０４、５０６、５０８及び３つの交換結合層５２０、５２２、５２４を有するように示されているが、他の実施形態において、少なくとも３つ、４つ、多数等のそれぞれの層が存在しても良い。更に、交換結合層５２０、５２２、５２４のそれぞれは、全体として記録層５０１に対して異なる効果を有しても良い。例えば、最下部の交換結合層５２４は、例えば、最下部磁気層５０８（高い磁気異方性（Ｋｕ）値を有する）を磁気層５０６（より低いＫｕ値を有する）から分離することによって、磁気媒体５００の書き込み特性を改善し得る。更に、別の例によれば、最上部の交換結合層５２０は、例えば、キャップ層５０２用のピニング磁界を調整する際に支援し、それによって、その粒子５１４及び／又は層間の磁気交換に影響を及ぼしても良い。
【００４２】
磁気媒体５００は、記録層５０１を補完する従来構造の層（図示せず）を更に含んでも良い。
【００４３】
一つのアプローチによれば、４つの磁気層５０２、５０４、５０６、５０８のそれぞれは、図示のように交換結合層５２０、５２２、５２４によって、互いに分離されても良い。更に、幾つかのアプローチにおいて、最上部の磁気層５０２は、例えば、キャップ層、即ち、その上に追加の磁気層が存在しないようなキャップ層であっても良い。従って、最上部の磁気層５０２はまた、本明細書においてキャップ層５０２と呼ばれ得る。
【００４４】
好ましい実施形態によれば、交換結合層５２０、５２２、５２４は、磁気層５０２、５０４、５０６、５０８の磁性粒子５１４間の層間交換、例えば垂直交換結合を望ましく低減し得る。好ましくは、交換結合層５２０、５２２、５２４の１つ又は複数は、層間交換結合のかかる低減を支援するために、約１００ｅｍｕ／ｃｃ未満の磁気モーメントを有しても良い。
【００４５】
様々なアプローチにおいて、交換結合層５２０、５２２、５２４の少なくとも１つ（例えば、１つ、２つ、又は全て）の堆積厚さは、交換結合層５２０、５２２、５２４の少なくとも１つに直接隣接する磁気層の１つ又は複数における平均結晶粒界厚さの約８０％〜約１２０％であるのが好ましい。従って、所望の実施形態に依存して、交換結合層５２０、５２２、５２４の１つ又は複数における堆積厚さｔ１、ｔ２、ｔ３は、それぞれ、約２Å〜約２５Å、より好ましくは約５Å〜約２０Åであっても良いが、しかし所望の実施形態に依存して、より厚く又は薄くても良い。本明細書で用いられているように、ある明言された値に関する用語「約」は、前記値の明言された値±１０％を指す。
【００４６】
好ましい前述の範囲の堆積厚さを有する交換結合層５２０、５２２、５２４を組み込むことによって、交換結合層５２０、５２２、５２４が、磁気層５０２、５０４、５０６、５０８間に配置されるが、交換結合層５２０、５２２、５２４は、例えば、磁性粒子５１４の形成中に、磁気層５０２、５０４、５０６、５０８の成長を妨害しない。交換結合層５２０、５２２、５２４は、例えば連続成長方式において、それぞれの磁気層５０２、５０４、５０６、５０８の各々の上にエピタキシャルに形成されるのが好ましい。これは、好ましいことに、全体として、例えば、最下部の磁気層５０８からキャップ層５０２を通って、磁性粒子５１４用のエピタキシャル成長を可能にする。従って、交換結合層５２０、５２２、５２４、及び／又は磁気層５０２、５０４、５０６、５０８のエピタキシャル成長は、望ましいことに、記録層５０１内の隣接する且つ／又は近くの磁性粒子間の水平結合を低減する。
【００４７】
更に、磁気層５０２、５０４、５０６、５０８のそれぞれは、異なるアプローチに従って一意のＫｕ値を有しても良い。例示的なアプローチにおいて、最下部の磁気層５０８は、他の磁気層５０２、５０４、５０６と比較して最も高いＫｕ値を有しても良い。好ましいアプローチにおいて、他の磁気層５０２、５０４、５０６のそれぞれにおけるＫｕ値は、そのすぐ下の磁気層のＫｕ値より低いのが好ましい。例えば、本発明を限定するようには決して意図されていないが、キャップ層５０２のＫｕ値は、そのすぐ下の磁気層５０４のＫｕ値より低いのが好ましい。
【００４８】
このアプローチにおけるＫｕ値の段階付けは、磁気媒体５００の書き込み特性を改善し得る。上部磁気層、例えば５０２から、下部磁気層、例えば５０８へ移動しながら次第に高いＫｕ値を組み込むことによって、磁気媒体５００への書き込み動作の伝播が、従来的に必要とされるよりも弱い磁界を印加する磁気読み取り／書き込み部（例えば、図１の１２１を参照）によって達成され得る。換言すれば、段階的なＫｕ値は、例えば、最上部の磁気層５０２に印加された磁界が、その下の磁気層に容易に移動されるように、磁気層５０２、５０４、５０６、５０８を磁気的に弱く結合できるようにする。その結果、データは、磁気媒体内で隣接する且つ／又は近くの磁性粒子上に記憶されたデータの完全性を脅かさずに、より正確に書き込まれ得る。
【００４９】
例示的なアプローチによれば、最下部の磁気層５０８は、約１．１×１０７ｅｍｕ／ｃｃのＫｕ値を有しても良く、一方で磁気層５０４、５０６は、約４．８×１０６ｅｍｕ／ｃｃ及び５．２×１０６ｅｍｕ／ｃｃのＫｕ値をそれぞれ有しても良い。更に最上部の磁気層５０２（例えばキャップ層５０２）は、約１×１０６ｅｍｕ／ｃｃのＫｕ値を有しても良いが、しかし所望の実施形態に依存して、より高く又は低くても良い。
【００５０】
引き続き図５を参照すると、磁性粒子５１４の中心間ピッチＰ１、Ｐ２は、それぞれ、その最下部の磁気層５０８において測定されても良い。キャップ層５０２より下の磁気層のそれぞれは、例えば、公差内で類似及び／又は同一のピッチを有するのが好ましい。幾つかのアプローチによれば、磁性粒子５１４の磁気層のそれぞれにおける類似及び／又は同一のピッチは、少なくとも部分的に、最下部の磁気層５０８上の共形成長ゆえである可能性があり、これは、以下で詳細に説明される。
【００５１】
異なる実施形態によれば、キャップ層５０２、磁気層５０４、５０６、５０８の１つ又は複数、及び／又は交換結合層５２０、５２２、５２４の１つ又は複数は、酸素を含んでも良い。前述の層のいずれか及び／又は全てに酸素及び／又は酸化物を追加することによって、記録層５０１の磁性粒子５１４間の粒子間交換、例えば水平交換は、望ましく低減され得る。様々なアプローチにおいて、これは、層における酸化物が、例えば磁気媒体の形成中に分離し、従来的に達成可能であるより大きな境界を磁性粒子のそれぞれの間に形成する結果であり得る。例えば記録層の磁気安定性を保証するために、磁性粒子間の水平交換に対してなされる低減が、磁性粒子層間の垂直交換に対してなされる低減とバランスを保つのが好ましいことに更に留意されたい。
【００５２】
図９Ａ〜９Ｃは、幾つかの実施形態に従って、グラフ９１０、９２０、９３０をそれぞれ示す。グラフのそれぞれを見ると、媒体Ａ、Ｂ及びＣは、異なる酸化物レベルでドープされた合金を含む磁気媒体を表す。実験のために、磁気媒体は、媒体Ａが最も低い酸化物含有量を有し、媒体Ｂが媒体Ａより大きな酸化物含有量を有し、媒体Ｃが３つの磁気媒体のうちで最も高い酸化物含有量（例えば、約２５ｖｏｌ％〜約３０ｖｏｌ％）を有するように、ドープされた。
【００５３】
図９Ａを見ると、グラフ９１０は、実施形態に依存して、所与の磁気媒体の粒子ピッチと、対応する磁気クラスタサイズとの間の関係を示す。グラフ９１０は、試験される磁気媒体のうちで最も高い酸化物含有量を有する媒体Ｃが、中心間粒子ピッチに関係なく、他の磁気媒体より小さなクラスタサイズを有することを示す。従って、ドープされた磁気媒体における酸化物含有量を増加させることによって、粒子ピッチ及びクラスタサイズの両方が望ましく低減され、それによって、磁気媒体等の書き込み精度、記憶密度等を改善することが可能である。
【００５４】
図９Ｂ〜９Ｃは、例えば信号対雑音比の点において、より高い酸化物含有量でドープされた磁気媒体の利点を支える更なる実例を提供するが、それは、まもなく明らかになろう。ここで図９Ｂを見ると、グラフ９２０は、より低い酸化物含有量を有する媒体Ａ及びＢの信号対雑音比より高いものとして、媒体Ｃの信号対雑音比（ＳＮＲ）を示す。これは、より低い粒子ピッチ値では特に明白になる。
【００５５】
同様に、図９Ｃのグラフ９３０は、異なるクラスタサイズ値に関して、媒体Ａ及びＢの信号対雑音比より高いものとして媒体Ｃの信号対雑音比（ＳＮＲ）を示す。再び、これは、より低いクラスタサイズ値、例えば約１５ｎｍ以下では特に明白である。
【００５６】
再び図５を参照すると、例えば磁性粒子５１４間の間隔が従来製品において達成可能であるよりはるかに小さくなるように、磁気媒体５００の機能を全体として保持しながら磁性粒子５１４の中心間ピッチを低減し得る。好ましい実施形態において、図５に示されている磁気層の最下部５０８における磁性粒子５１４の平均中心間ピッチＰ１、Ｐ２は、約９ｎｍ以下、好ましくは約８ｎｍ〜約９ｎｍであっても良いが、しかし所望の実施形態に依存して、より大きく又は小さくても良い。
【００５７】
図８を見ると、グラフ８００は、磁気媒体の粒子及び／又は層間の不利な強結合を有する従来の磁気ディスク設計に勝る、例えば図５に示されている磁気媒体５００と類似の例示的な磁気媒体における面密度の改善を示す。図示のように、約８ｎｍ〜約９ｎｍの粒子ピッチ値は、従来的に達成可能だったものに勝る、改善された面密度利得を達成する。測定は、シングル磁気記録（ＳＭＲ）方式を用いて行われた。
【００５８】
更に、再び図５を参照すると、記録層５０１の粒子間における粒子間交換及び／又は水平交換を低減することによって、有効磁気クラスタサイズは、同様に低減され、それによって、データ記憶密度を増加させ得る。異なるアプローチによれば、記録層５０１の磁気クラスタサイズは、約３０ｎｍ未満であっても良いが、しかし所望の実施形態に依存して、より大きく又は小さくすることが可能である。
【００５９】
一アプローチによれば、最下部磁気層５０８は、少なくとも２０ｖｏｌ％の酸化物含有量を有しても良いが、しかし所望の実施形態に依存して、より多く又は少なくすることが可能である。様々な他のアプローチにおいて、磁気層５０４、５０６、５０８のいずれか１つ又は複数は、（ＣｏＣｒＰｔ）Ｘ＋Ｙ、（ＣｏＰｔ）Ｘ＋Ｙ、（ＣｏＣｒ）Ｘ＋Ｙなどのドープされた合金材料を含んでも良い。異なるアプローチによれば、Ｘは、例えばＢ、Ｗ、Ｒｕ、Ｔａ等の１つ又は複数を含んでも良い。更に、Ｙは、所望の実施形態に依存して、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３等の１つ若しくは複数、及び／又は他の従来の酸化物を含んでも良い。更に、上記の説明に基づいて、Ｘ及び／又はＹの任意の組み合わせが、所望のドープされた合金材料を形成するために様々な実施形態において使用され得ることに留意されたい。
【００６０】
他のアプローチによれば、交換結合層５２０、５２２、５２４の少なくとも１つは、０ｖｏｌ％を超える酸素含有量を有しても良い。従って、様々なアプローチによれば、交換結合層５２０、５２２、５２４の１つ、２つ又は全ては、酸素及び／又は酸化物でドープされても良い。しかしながら、所望の実施形態に依存して、交換結合層５２０、５２２、５２４の１つ又は複数は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、酸素等又は任意の他の非磁性材料を含んでも良い。
【００６１】
様々なアプローチにおいて、交換結合層５２２、５２４は、例えば（ＣｏＣｒＲｕ）Ｘ＋Ｙ、（ＣｏＲｕ）Ｘ＋Ｙ、（Ｒｕ）Ｘ＋Ｙなどのドープされた合金材料を含んでも良い。異なるアプローチによれば、Ｘは、Ｐｔ、Ｂ等を含んでも良い。更に、Ｙは、所望の実施形態に依存して、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３等を含んでも良い。上記の説明に基づいて、Ｘ及び／又はＹの任意の組み合わせが、所望のドープされた合金材料を形成するために、様々な実施形態において用いられても良いことにもまた留意されたい。
【００６２】
しかしながら、別のアプローチによれば、キャップ層５０２は、例えば、粒子間における粒子間交換及び／又は水平交換を低減するために、酸素でドープされても良い。幾つかの実施形態において、キャップ層５０２は、部分的な酸素雰囲気において堆積されても良いが、しかしそれに限定されない。更に、異なるアプローチによれば、キャップ層５０２の酸素含有量は、約０．５ｖｏｌ％〜約３０ｖｏｌ％の範囲であっても良い。
【００６３】
所望の実施形態に依存して、キャップ層５０２は、例えば、（ＣｏＣｒＰｔ）Ｘ、（ＣｏＣｒＰｔ）Ｘ＋Ｙ、（ＣｏＣｒ）Ｘ＋Ｙ、（ＣｏＰｔ）Ｘ＋Ｙなどのドープされた合金材料を含んでも良い。異なるアプローチによれば、Ｘは、Ｂ、Ｗ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｏ等を含んでも良い。更に、Ｙは、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３等を含んでも良い。様々な実施形態において、上記の説明に基づいて、Ｘ及び／又はＹの任意の組み合わせが、所望のドープされた合金材料を形成するために用いられても良いことに留意されたい。
【００６４】
上記のように、キャップ層５０２より下の磁気層（５０４、５０６、５０８）のそれぞれが、例えば、最下部磁気層５０８上の共形成長ゆえに、類似の中心間ピッチを有することが好ましい。従って、各磁気層５０２、５０４、５０６、５０８における結晶粒界（例えば、磁性粒子５１４のそれぞれの間の空間）は、全体として、記録層５０１に沿って垂直に整列される。
【００６５】
試験を通じて、発明者らは、磁気層の最下部（例えば５０８）からキャップ層（例えば５０２）まで垂直に延在する結晶粒界を達成することができた。上記のように、磁性粒子層のこのエピタキシャル成長は、それが、記録層５０１内の隣接する、且つ／又は近くの磁性粒子間の水平結合を低減するという点で望ましい。従って、粒子ピッチは、粒子の磁気安定性（例えばデータ完全性）を危険にさらさずに減少され、一方でまた、磁気媒体５００の記憶密度を望ましく増加させることが可能である。
【００６６】
前述の有益な結果は、予測可能ではなく、前述のアプローチが、既存の設計に勝る改善に帰着するかどうかは未知だった。しかしながら、発明者らは、垂直結合の低減を実現するアプローチ、水平結合の低減を実現するアプローチ、及び両方を実現するアプローチが、クラスタサイズの点において、粒度を低減する従前の試みに勝る改善を実際に提供することを発見して喜んだ。
【００６７】
図６は、例示的な実施形態による磁気媒体６００を示すが、この実施形態は、決して本発明を限定するようには意図されていない。任意選択として、本媒体６００は、他の図に関連して説明された実施形態など、本明細書で列挙されている任意の他の実施形態からの特徴と共に実現されても良い。しかしながら、もちろん、かかる媒体６００及び本明細書で提示されている他の媒体は、本明細書で列挙されている例示的な実施形態で特に説明されている場合又はされていない場合もある様々な用途及び／又は変形において用いられても良い。更に、本明細書で提示されている媒体６００は、任意の所望の環境で用いられても良い。
【００６８】
磁気媒体６００は、ガラス基板層６０２の上にシード層６０４、例えばＮｉＴａを含む。シード層６０４の上に、軟質下地層６０６、６１０が存在しても良く、それらの下地層６０６、６１０は、薄いＲｕ層６０８によって分離されているように示されている。異なるアプローチによれば、シード層６０４は、約３３ｎｍの好ましい厚さを有しても良く、軟質下地層６０６、６１０は、約１５ｎｍの好ましい厚さを有しても良いが、しかしどちらも、所望の実施形態に依存して、より厚くても薄くても良い。
【００６９】
磁気媒体６００は、約５．８ｎｍの好ましい厚さを有するＮｉＣｒＷ層６１２を更に含む。層６１２の上に、３つのＲｕ層６１４、６１６、６１８が含まれ、それらのそれぞれは、異なるアプローチに従って、同じ、類似の、又は異なる寸法を取り入れても良い。他のアプローチにおいて、層６１４、６１６、６１８は、この説明を読めば当業者によって理解されるであろうように、他の非磁性材料を含んでも良い。更に、Ｒｕ層６１４、６１６、６１８の上に、ＲｕＴｉ−ＴｉＯ２オンセット層６２０もまた追加されても良い。
【００７０】
引き続き図６を参照すると、層６１０、６１２、６１４、６１６、６１８、６２０は、一つのアプローチにおいてシード層６３４を形成しても良い。更に、磁気媒体６００は、ＲｕＴｉ−ＴｉＯ２オンセット層６２０の上に、記録層６３２及び保護層６３０を含む。幾つかのアプローチにおいて、オンセット層６２０は、交換遮断層として働いても良いが、しかし決してそれには限定されない。
【００７１】
好ましい実施形態において、記録層６３２は、図５の記録層５０１と類似又は同一であっても良いが、しかしそれには限定されない。
【００７２】
記録層６３２を見ると、記録層６３２は、磁気層５０８、交換結合層５２４、磁気層５０６、交換結合層５２２、磁気層５０４、交換結合層５２０、及びキャップ層５０２を含んでも良い。本発明を限定するようには決して意図されていない例示的なアプローチによれば、記録層６３２の層における例示的な厚さは、以下のとおりであっても良い。即ち、磁気層５０８は、約４．７ｎｍであっても良く、交換結合層５２４は、約０．７ｎｍであっても良く、磁気層５０６は、約３．５ｎｍであっても良く、交換結合層５２２は、約０．７ｎｍであっても良く、磁気層５０４は、約２．１ｎｍであっても良く、交換結合層５２０は、約０．７ｎｍであっても良く、キャップ層５０２は、約３．１ｎｍであっても良い。しかしながら、異なるアプローチにおいて、記録層６３２を構成する層における前述の厚さのそれぞれは、好ましい実施形態に依存して、より厚く又は薄くても良い。
【００７３】
ここで図７を参照すると、グラフ７００は、実施形態に依存して、所与の媒体に適用される画角と結果としての正規化された保磁力値との間の関係を示す。図示のように、データは、４つの異なる設計に関し、各設計は、その交換結合層用の異なる堆積厚さを有する（例えば、図５の５２０、５２２、５２４を参照）。図７のグラフ７００は、約１．４ｎｍ（１４０％）、約１ｎｍ（１００％）、約０．５ｎｍ（５０％）、及び例えば交換結合層を全く有しない０ｎｍ（０％）のほぼ均一な堆積厚さを有する交換結合層用のデータを含む。
【００７４】
グラフ７００を見ると、交換結合層の厚さが増加すると共に、対応するデータ曲線は、縦軸に沿ってより浅く下がる。従って、発明者らは、約１ｎｍ以上の厚さを備えた交換結合層を有する磁気媒体が、それに適用される画角に比較的無感応であることを発見した。
【００７５】
好ましい実施形態によれば、磁気媒体のＨｃｒにおける角度依存の最小値は、外部磁界が媒体の堆積平面に対して垂直方向に、即ち、垂線から０度の画角で磁気媒体に印加された場合に測定されるような磁気媒体のＨｃｒの７５％を超え得る。再びグラフ７００を見ると、角度依存の最小値は、外部磁界の約４５度の入射に対応する。
【００７６】
様々な実施形態の少なくとも幾つかに対して本明細書で示された方法論が、コンピュータハードウェアで、ソフトウェアで、手動によって、専門装置を用いて等、及びそれらの組み合わせで全体的に又は部分的に実行され得ることに留意されたい。
【００７７】
更に、構造及び／又はステップのいずれも、周知の材料及び／又は技術を用いて実行されても良く、それは、本明細書を読めば当業者に明らかになろう。本発明を限定するようには決して意図されていない例示的な実施形態によれば、本明細書で説明及び／又は提案されるアプローチのいずれも、熱及び／又はマイクロ波支援磁気記録システムにおいて実行されても良い。
【００７８】
様々な実施形態が上記で説明されたが、それらが、単に例として提示され、限定ではないことを理解されたい。従って、本発明の実施形態の広さ及び範囲は、上記の例示的な実施形態のどれによっても制限されるべきでなく、請求項及びそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。
【符号の説明】
【００７９】
１００ ディスクドライブ
１１２ 磁気媒体
１１３ スライダ
１１４ スピンドル
１１５ サスペンション
１１８ ディスク駆動モータ
１１９ アクチュエータアーム
１２１ 磁気読み取り／書き込み部
１２２ ディスク表面
１２３ ライン
１２５ 記録チャネル
１２７ アクチュエータ
１２８ ライン
１２９ コントローラ
２００ 支持基板
２０２ 上部コーティング
２０４ 記録／再生ヘッド
２１２ 下地層
２１４ 上部コーティング
２１６ 基板
２１８ 垂直ヘッド
３０２ 上部リターン極
３０４ トレーリングシールド
３０６ 主極
３０８ ステッチ極
３１０、３１２ ヘリカルコイル
３１４ 下部リターン極
３１６ 絶縁体
３１８ ＡＢＳ
３２２、３２４ センサシールド
３２６ センサ
４０２ 上部リターン極
４０４ トレーリングシールド
４０６ 主極
４０８ ステッチ極
４１０ ループコイル
４１６ 絶縁体
４１８ ＡＢＳ
４２２、４２４ センサシールド
４２６ センサ
５００ 磁気媒体
５０１ 記録層
５０２、５０４、５０６、５０８ 磁気層
５１４ 磁性粒子
５２０、５２２、５２４ 交換制御層
６００ 磁気媒体
６０２ ガラス基板層
６０４ シード層
６０６、６１０ 軟質下地層
６０８ Ｒｕ層
６１２ ＮｉＣｒＷ層
６１４、６１６、６１８ Ｒｕ層
６２０ ＲｕＴｉ−ＴｉＯ２オンセット層
６３２ 記録層
６３４ シード層
７１０、８００、９１０、９２０、９３０ グラフ
ＡＢＳ 空気軸受面
Ｐ１、Ｐ２ 中心間ピッチ
【図１】
0005964925.tif 000002
【図２Ａ】
0005964925.tif 000003
【図２Ｂ】
0005964925.tif 000004
【図２Ｃ】
0005964925.tif 000005
【図２Ｄ】
0005964925.tif 000006
【図２Ｅ】
0005964925.tif 000007
【図３Ａ】
0005964925.tif 000008
【図３Ｂ】
0005964925.tif 000009
【図４Ａ】
0005964925.tif 000010
【図４Ｂ】
0005964925.tif 000011
【図５】
0005964925.tif 000012
【図６】
0005964925.tif 000013
【図７】
0005964925.tif 000014
【図８】
0005964925.tif 000015
【図９Ａ】
0005964925.tif 000016
【図９Ｂ】
0005964925.tif 000017
【図９Ｃ】
0005964925.tif 000018