(57)【要約】      （修正有）【課題】単一原子厚さのグラフェン保護膜を有する磁気記録装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】磁気記録装置１は、基板１００と、基板上に配置される中間層１０１と、中間層上に配置される磁気記録層１０６と、磁気記録層上に配置されるグラフェン保護膜１０８とを含む。グラフェン保護膜１０８は、ｓｐ２結合炭素原子のシート状単原子層であるグラフェン単原子層の少なくとも１つの層を含む。遷移層１０７がグラフェン保護膜１０８と磁気記録層１０６との間に挿入される。遷移層は、炭素と磁気記録層の少なくとも１つの金属とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録装置であって、当該磁気記録装置は、
基板と、
該基板上に配置される中間層と、
該中間層上に配置される磁気記録層と、
該磁気記録層上に配置されるグラフェン保護膜であって、該グラフェン保護膜は、ｓｐ２結合炭素原子のシート状単原子層であるグラフェン単原子層の少なくとも１つの層を含む、グラフェン保護膜と、
前記グラフェン保護膜と前記磁気記録層との間に配置される遷移層であって、該遷移層は炭素と前記磁気記録層の少なくとも１つの金属とを含み、前記遷移層は前記グラフェン保護膜と直接的に接触し、且つ前記遷移層は前記磁気記録層と直接的に接触する、遷移層と、を有する、
磁気記録装置。
【請求項２】
前記中間層は、底層と界面層とを含む、請求項１に記載の磁気記録装置。
【請求項３】
前記底層は、軟磁性材料から構成される、請求項２に記載の磁気記録装置。
【請求項４】
前記界面層は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｎｉ、Ａｇ、これらの任意の組合せ、又はそれらの合金を含む、請求項２に記載の磁気記録装置。
【請求項５】
前記中間層は、Ｒｕ、又はＲｕ合金を含み、前記磁気記録層は、Ｃｏ、Ｐｔ、又はこれらの合金を含む、請求項１に記載の磁気記録装置。
【請求項６】
前記中間層は、Ｃｒ、Ｒｕ、又はこれらの合金を含み、前記磁気記録層は、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｎｉ、又はこれらの合金を含む、請求項１に記載の磁気記録装置。
【請求項７】
前記グラフェン保護膜は、１〜５層の前記グラフェン単原子層を含む、請求項１に記載の磁気記録装置。
【請求項８】
前記グラフェン単原子層同士の間の間隔は、約０．３４５ナノメートル（ｎｍ）である、請求項７に記載の磁気記録装置。
【請求項９】
前記グラフェン保護膜の厚さが２ｎｍ以下である、請求項１に記載の磁気記録装置。
【請求項１０】
前記グラフェン保護膜上に配置される潤滑層をさらに含む、請求項１に記載の磁気記録装置。
【請求項１１】
磁気記録装置を形成するための方法であって、当該方法は、
基板、中間層、磁気記録層、及びダイヤモンドライクカーボン膜を含む積層構造を提供するステップと、
該積層構造を気密性真空チャンバ内に配置し、該真空チャンバを真空引きするステップと、
前記ダイヤモンドライクカーボン膜の所定の領域にレーザビームを照射して加熱するステップと、
前記磁気記録層の上面にグラフェン保護膜が析出するように、前記レーザビームを前記所定の領域から遠ざけるステップと、を含む、
方法。
【請求項１２】
前記ダイヤモンドライクカーボン膜は、プラズマアシスト蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスによって形成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ダイヤモンドライクカーボン膜は、０．５ｎｍ〜５ｎｍの間の第１の厚さを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記グラフェン保護膜は、前記第１の厚さ未満の第２の厚さを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の厚さは、２ｎｍ以下である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記真空チャンバ内の真空度が１０−４ミリバール未満である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記レーザビームは、８０８ｎｍの波長を有する連続波レーザである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記レーザビームの強度が０．１Ｗ／ｍｍ２以下である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記レーザビームは、前記レーザビームが照射された領域において、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の炭素原子を前記磁気記録層の表層に一時的に溶解させるためのエネルギー変換障壁を超えるのに十分なエネルギーを供給する、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記積層構造を前記真空チャンバから取り出し、次に前記グラフェン保護膜の上面に潤滑層を形成するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録技術の分野に関し、より具体的には、グラフェン保護膜を有する磁気記録装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、情報をコンピュータに磁気的に記録する不揮発性記憶装置である。その記憶装置は、通常、いくつかの高速回転プラッタ（platters）と、アクチュエータアーム上に配置された読出し／書込みヘッドとで構成される。磁気面に極めて接近している磁気ヘッドを使用することによって、電磁電流の極性を変えることによって情報をディスクに書き込むことができる。反対に、例えば、磁気ヘッドが記録されたデータの上を通過すると、磁界によってコイル内の電気信号に変化を生じさせてデータを読み出すことができる。
【０００３】
プラッタにおける磁気記録層の合金設計に加えて、ヘッド／プラッタの読出し／書込み性能を向上させるために、ヘッド浮上量の低減が、ハードディスクドライブの超高面記録密度を達成するための重要な技術の１つであることが知られている。超高磁気記録密度のための重要な技術の１つ、ヘッド浮上量とは、ヘッドから磁気記録層の上面までの距離を指し、磁気記録層には、通常、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜の厚さが含まれる。ＤＬＣ膜は、プラッタにおける磁気記録層を保護するためにプラズマアシスト蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって形成された高硬度アモルファスカーボン（α−Ｃ）層であり、この層は耐腐食性及びトライボロジー等の他の機能を提供する。
【０００４】
読出し／書込み特性及び記録密度を向上させるために、ＤＬＣ膜を改良し、それによってＤＬＣ膜の厚さを減少させることに多くの研究が注力してきた。しかしながら、ＤＬＣ膜の厚さを２ナノメートル（ｎｍ）以下に薄くすると、そのような薄いＤＬＣ膜の摩耗性及び腐食耐久性が問題となる。従って、従来技術の欠陥及び欠点に対処するために、改良された磁気記録要素及び製造方法が当技術分野において依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０３０９３７６５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１７／００３２８１５号明細書
【特許文献３】中国特許出願公開第１０５６３２５２０号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の１つの目的は、プラッタにおける磁気記録層を効果的に保護し且つハードディスクドライブのヘッド浮上量を減少させることができる、単一原子厚さのグラフェン保護膜を有する改良された磁気記録装置を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、グラフェン保護膜を有する磁気記録装置の製造方法を提供することであり、これは、従来の磁気記録装置の製造方法にレーザ工程を追加するだけでよく、低コスト、工業用グレードの大量生産及び用途に適合した利点を有する。
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、磁気記録装置は、基板と；基板上に配置される中間層と；中間層上に配置される磁気記録層と；磁気記録層上に配置されるグラフェン保護膜と；を含む。グラフェン保護膜は、ｓｐ２結合炭素原子のシート状単原子層であるグラフェン単原子層の少なくとも１つの層を含む。遷移層がグラフェン保護膜と磁気記録層との間に配置される。遷移層は、炭素と磁気記録層の少なくとも１つの金属とを含む。
【０００９】
本発明の別の態様は、磁気記録装置の製造方法を開示しており、この製造方法は、基板、中間層、磁気記録層、及びダイヤモンドライクカーボン膜を含む積層構造を提供するステップと；積層構造を気密性真空チャンバ内に配置し、真空チャンバを真空引きするステップと；ダイヤモンドライクカーボン膜の所定の領域にレーザビームを照射して加熱するステップと；グラフェン保護膜が磁気記録層の上面に析出するように、レーザビームを所定の領域から遠ざけるステップと；を含む。最後に、積層構造をチャンバから取り出し、グラフェン保護膜の上面に潤滑層を形成する。レーザビームは、レーザビームが照射された領域において、ダイヤモンドライクカーボン膜の炭素原子を磁気記録層の表層に一時的に溶解させるためのエネルギー変換障壁を超えるのに十分なエネルギーを供給する。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、真空チャンバ内の圧力は１０−４ミリバール未満である。レーザビームは、８０８ｎｍの波長を有する連続波レーザである。レーザビームの強度は０．１Ｗ／ｍｍ２以下である。
【００１１】
本発明のこれら及び他の目的は、様々な図及び図面に示される好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読んだ後に、当業者には疑いなく明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による磁気記録装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による磁気記録装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による磁気記録装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による磁気記録装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による磁気記録装置の製造方法を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示として示す添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのを可能にするのに十分詳細に説明されている。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、構造的、論理的、及び電気的な変更を加えることができる。従って、以下の詳細な説明は限定と見なすべきではなく、本明細書に含まれる実施形態は、添付の特許請求の範囲によって規定される。
【００１４】
本発明は、プラッタにおける磁気記録層の上面全体を連続的且つ完全に覆う、単原子厚さのグラフェン保護膜（overcoat）を有する改良された磁気記録装置に関する。グラフェン保護膜は、プラッタにおける磁気記録層を効果的に保護し、且つハードディスクドライブ内のヘッド／プラッタのヘッド浮上量を減少させる。本発明の別の態様は、グラフェン保護膜を有する磁気記録装置の製造方法を提供することであり、これは、磁気記録装置の元の製造工程にレーザ照射工程を追加するだけで磁気記録層の表面の直上にグラフェンを形成することができる。開示される方法は、その磁気記録層の特性に影響を与えることなく磁気記録装置の現在の製造工程と両立することができ、これは、低コストという利点を有し、且つ工業規模の大量生産及び用途へのスケールアップが容易である。
【００１５】
現在、ハードディスクで使用される磁気記録技術は、主に２つのタイプ、すなわち垂直磁気記録（ＰＭＲ）とシングル磁気記録（ＳＭＲ）とに分けられる。熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）は、磁気記録密度を高めるときに物理的限界の問題に直面する場合に有望な次世代技術である。ＨＡＲＭ技術は、温度を上昇させることにより磁性粒子の超常磁性の臨界サイズを小さくすることができ、それによって単位面積におけるプラッタの読出し／書込み密度を向上させることができるので、プラッタが磁性を生み出すことができる単位面積を小さくするためにレーザ加熱を用いる。ＨＡＲＭ技術は２００６年に富士通によって最初に提案された。そしてその技術は、通常、プラチナ−鉄合金等の非常に磁気的に安定した材料を使用する。
【００１６】
読出し／書込みヘッドは、ディスクプラッタの上を移動して（読出しのために）磁界を電流に変換し、又はその逆に（書込みのために）電流を磁界に変換するハードディスクドライブの重要な構成要素である。以下、「ヘッド浮上量」、「浮上量」、又は「ヘッド／プラッタ読出し／書込みギャップ」という用語は、ハードディスク上のヘッドからプラッタにおける磁気記録層の表面までの距離を指す。以下、「グラフェン（graphene）」という用語は、ｓｐ２結合炭素原子から構成される二次元ハニカム結晶格子構造を意味し、その構造の厚さは１炭素原子のみである。「多層グラフェン」という用語は、グラフェンのシートが積み重ねられ、ファンデルワールス力によって互いに結合される積層構造である。
【００１７】
従来、グラフェンは、機械的剥離法又は化学気相成長（ＣＶＤ）法によって製造することができる。しかしながら、機械的剥離によって製造される場合に、グラフェンのサイズ及び厚さを制御することは困難であり、ＣＶＤ法は、１０００℃を超える高温を必要とし、グラフェンを転写するときに汚染問題を有する。そのため、従来のグラフェンの製造方法は、磁気記録装置の量産には不向きであり、コストが高過ぎる。本発明は、従来技術の欠陥及び欠点を解決することができる。
【００１８】
図１を参照されたい。図１は、本発明の一実施形態による磁気記録装置の断面図である。図１に示されるように、磁気記録装置１は、基板１００、例えばガラス基板、アルミニウム基板、アルミニウム合金基板、又はアルミニウム−マグネシウム合金基板を含むが、これらに限定されるものではない。中間層１０１、磁気記録層１０６、及びグラフェン保護膜１０８が基板１００上に順次配置される。いくつかの実施形態では、潤滑層１１０がグラフェン保護膜１０８上に配置され得る。いくつかの実施形態では、中間層１０１は、底部層１０２及び界面層１０４を含み得るが、これらに限定されるものではない。例えば、底部層１０２は、軟磁性材料から構成することができるが、これに限定されるものではない。界面層１０４は、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｎｉ、Ａｇ、これらの任意の組合せ、又はそれらの合金を含むことができるが、それらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、中間層１０１はシード層をさらに含み得る。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、中間層１０１は、磁気記録層１０６をｃ軸配向の柱状結晶構造とするために設けられ、中間層１０１は、Ｒｕ、又はＲｕ合金から構成され得る。前述したＲｕ合金は、例えば、ＲｕＣｏ、ＲｕＡｌ、ＲｕＭｎ、ＲｕＭｏ、ＲｕＦｅ合金であってもよいが、これらに限定されるものではない。例えば、Ｒｕ合金中のＲｕ含有量は５０％〜９０％の間とすることができる。例えば、中間層１０１の膜厚は、３０ｎｍ以下程度とすることができる。磁気記録層１０６は、基板１００の主面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有する磁性膜（垂直磁気記録層）で構成してもよい。例えば、磁気記録層１０６は、Ｃｏ、Ｐｔ、又はこれらの合金を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。また、Ｃｒ、Ｂ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ等の酸化物又は元素を磁気記録層１０６に添加してもよい。酸化物としては、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ３等が挙げられる。
【００２０】
本発明の別の実施形態によれば、中間層１０１は、Ｃｒ、Ｒｕ、又はこれらの合金を含み得る。磁気記録層１０６は、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｎｉ、又はこれらの合金を含むことができるが、それらに限定されるものではない。例えば、磁気記録層１０６は、磁性結晶粒がＳｉＯ２の粒界で隔てられたグラニュラー構造であってもよい。さらに、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＭｎＯ、ＴｉＯ、ＺｎＯ、又はこれらの組合せを粒界相として使用してもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８は、ｓｐ２結合炭素原子のシート状単原子層であるグラフェン単原子層の少なくとも１つの層を含み得る。例えば、グラフェン保護膜１０８は、１〜１０層のグラフェン単原子層を含み得る。例えば、好ましくは、グラフェン保護膜１０８は、１〜５層のグラフェン単原子層、好ましくは１〜２層のグラフェン単原子層を含み得る。本発明の一実施形態によれば、単層のグラフェン単原子層が例として挙げられ、その摩擦係数は約０．２未満であり得る。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、グラフェン単原子層の単層は、約０．３４５ｎｍの厚さを有する。本発明の一実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８が２層以上のグラフェン単原子層から構成される場合に、２つの隣接するグラフェン単原子層の間の間隔は約０．３４５ｎｍであり得るが、これに限定されるものではない。本発明の一実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８は、２ｎｍ以下の厚さを有する。本発明の別の実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８の厚さは、１．５ｎｍ以下である。本発明のさらに別の実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８は、１．０ｎｍ以下の厚さを有する。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８は、磁気記録層１０６の上面を連続的且つ完全に覆う。本発明の一実施形態によれば、図１の右側に拡大図で示されるように、グラフェン保護膜１０８と磁気記録層１０６との間に遷移層１０７、例えば、少量の炭素原子をドープした合金層（Ｃｏ／Ｐｔ／Ｃｒ／Ｃの複合層）を形成することができ、その遷移層において炭素原子の含有量が０．６％未満である。遷移層１０７は、グラフェン保護膜１０８と磁気記録層１０６との間の接着力を高めることができる。本発明の一実施形態によれば、遷移層１０７の厚さは、１．０ｎｍ以下である。本発明の一実施形態によれば、遷移層１０７の厚さは、０．５ｎｍ以下である。注目すべきことに、本発明の一実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８と磁気記録層１０６との間に核生成層又はキャッピング層を形成する必要がないため、ヘッドの浮上量が小さくなる。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、潤滑層１１０は、グラフェン保護膜１０８上に形成することができる。例えば、潤滑層１１０はパーフルオロポリエーテル等を含み得る。本発明の一実施形態によれば、潤滑層１１０は、約１ｎｍの厚さを有する。本発明の別の実施形態によれば、潤滑層１１０の厚さは、１ｎｍ未満である。
【００２５】
図２〜図５は、本発明の一実施形態による磁気記録装置の製造方法を示す概略断面図であり、同じ領域、層、又は要素には依然として同じ参照番号が付されている。図２に示されるように、基板１００、中間層１０１、磁気記録層１０６、及びダイヤモンドライクカーボン膜２０２を含む積層構造１０が提供される。本発明の一実施形態によれば、基板１００には、例えば、ガラス基板、アルミニウム基板、アルミニウム合金基板、アルミニウム−マグネシウム合金基板が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、中間層１０１は、磁気記録層１０６をｃ軸配向の柱状結晶構造とするために設けられ、中間層１０１は、Ｒｕ、又はＲｕ合金から構成され得る。前述したＲｕ合金は、例えば、ＲｕＣｏ、ＲｕＡｌ、ＲｕＭｎ、ＲｕＭｏ、ＲｕＦｅ合金であってもよいが、これらに限定されるものではない。例えば、Ｒｕ合金中のＲｕ含有量は、５０％〜９０％の間とすることができる。例えば、中間層１０１の膜厚は、３０ｎｍ以下程度とすることができる。磁気記録層１０６は、基板１００の主面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有する磁性膜（垂直磁気記録層）で構成してもよい。例えば、磁気記録層１０６は、Ｃｏ、Ｐｔ、又はこれらの合金を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。また、Ｃｒ、Ｂ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｒｕ等の酸化物又は元素を磁気記録層１０６に添加してもよい。酸化物としては、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｔａ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ３等が挙げられる。
【００２７】
本発明の別の実施形態によれば、中間層１０１は、Ｃｒ、Ｒｕ、又はこれらの合金を含み得る。磁気記録層１０６は、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｎｉ、又はこれらの合金を含むことができるが、それらに限定されるものではない。例えば、磁気記録層１０６は、磁性結晶粒がＳｉＯ２の粒界で隔てられたグラニュラー構造であってもよい。さらに、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＭｎＯ、ＴｉＯ、ＺｎＯ、又はこれらの組合せを粒界相として使用してもよい。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、ダイヤモンドライクカーボン膜２０２はプラズマアシスト蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって形成することができるが、これに限定されるものではない。他の実施形態では、ダイヤモンドライクカーボン膜２０２は、スパッタリング等の様々な方法を使用して形成することができる。本発明の一実施形態によれば、ダイヤモンドライクカーボン膜２０２は厚さｄ１を有し、厚さｄ１は、０．５ｎｍ〜５．０ｎｍの間であり得る。本発明の別の実施形態によれば、厚さｄ１は、１．０ｎｍ〜３．０ｎｍの間であり得る。本発明の一実施形態によれば、ダイヤモンドライクカーボン膜２０２は、磁気記録層１０６の上面と直接的に接触する。
【００２９】
図３に示されるように、次に、積層構造１０が気密性真空チャンバ２０内に配置され、真空チャンバ２０は、例えば１０−４ミリバール未満の真空度まで真空引きされる。次に、ダイヤモンドライクカーボン膜２０２は、上述した真空環境においてレーザ源３００によるレーザビーム３１０によって照射される。本発明の一実施形態によれば、レーザビーム３１０は、その波長が例えば８０８ｎｍであり得る連続波レーザであり得るが、これに限定されるものではない。他の実施形態では、パルスレーザも使用することができる。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、レーザビーム３１０の強度は、０．１Ｗ／ｍｍ２以下であり得る。この条件下で、レーザビーム３１０は、レーザビームが照射される領域内でダイヤモンドライクカーボン膜２０２の炭素原子を磁気記録層１０６の表層に一時的に溶解させるための、エネルギー変換障壁を越えるのに十分なエネルギーを供給する。その後、レーザビーム３１０を他の領域に移動させると、最初に照射された領域が冷却され、磁気記録層１０６の表層に溶解していた炭素原子が磁気記録層１０６の上面に析出し、グラフェン単原子層の１つ又は複数の層を含む部分的なグラフェン保護膜１０８ａを形成する。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、部分的なグラフェン保護膜１０８ａは、厚さｄ２を有し、厚さｄ２は、ダイヤモンドライクカーボン膜２０２の厚さｄ１よりも小さい。本発明の一実施形態によれば、ｄ２は２ｎｍ以下である。
【００３２】
図４に示されるように、レーザビーム３１０を順次走査してダイヤモンドライクカーボン膜２０２を照射することにより、大面積且つ高品質のグラフェン保護膜１０８が磁気記録層１０６の上面に形成され、この保護膜１０８は磁気記録層１０６の上面を連続的且つ完全に覆う。本発明の一実施形態によれば、図１の右側の拡大図に示されるように、グラフェン保護膜１０８と磁気記録層１０６との間に遷移層１０７、例えば少量の炭素原子をドープした合金層を形成することができる。例えば、炭素原子の含有量が０．６％未満であるＣｏ／Ｐｔ／Ｃｒ／Ｃの複合層、つまり遷移層１０７は、グラフェン保護膜１０８と磁気記録層１０６との間の接着力を高めることができる。上述したレーザ誘起グラフェン成長プロセスは、レーザ加熱−炭素溶解−冷却−炭素析出−ｓｐ２結合等の異なる段階を含み得る。
【００３３】
磁気記録層１０６の表層のＣｏ又はＦｅ等の金属は、エネルギー変換障壁を低下させる触媒として作用するため、本発明では低強度（０．１Ｗ／ｍｍ２以下）のレーザビームを採用することができる。低強度レーザビーム３１０が照射された領域のダイヤモンドライクカーボン膜２０２の炭素原子は、比較的低温で磁気記録層１０６の表層で溶解し、ここでレーザビーム３１０が照射された領域の局所的な温度を５００℃未満、さらには２００℃未満に制御することができるので、磁気記録層１０６の磁気特性は影響を受けない。加えて、実験によって、真空が適用されない限り、グラフェン保護膜１０８が磁気記録層１０６の上面に形成されないことが見出されたので、真空環境もまた重要な役割を果たす。
【００３４】
実験結果から、上記と同じ手順を１０−２ｍｂａｒの窒素雰囲気下で実施したとしても、ラマン分光法によってはグラフェンのシグナルを見出せなかったので、本出願人は、圧力が重要視すべき因子であると考える。
【００３５】
図５に示されるように、磁気記録層１０６の上面全体がレーザビーム３１０によって完全に走査された後に、磁気記録層１０６の上面を連続的且つ完全に覆う大面積且つ高品質のグラフェン保護膜１０８が形成される。
【００３６】
グラフェン保護膜１０８は、ｓｐ２結合炭素原子のシート状単原子層であるグラフェン単原子層の少なくとも１つの層を含み得る。例えば、グラフェン保護膜１０８は、１〜１０層のグラフェン単原子層を含み得る。例えば、好ましくは、グラフェン保護膜１０８は、１〜５層のグラフェン単原子層、好ましくは１〜２層のグラフェン単原子層を含み得る。本発明の一実施形態によれば、単層のグラフェン単原子層が例として挙げられ、その摩擦係数は約０．２未満であり得る。
【００３７】
本発明の一実施形態によれば、グラフェン単原子層の単層は、約０．３４５ｎｍの厚さを有する。本発明の一実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８が２層以上のグラフェン単原子から構成される場合に、隣接するグラフェン単原子層の間の間隔は約０．３４５ｎｍであり得るが、これに限定されるものではない。本発明の一実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８は、２ｎｍ以下の厚さを有する。本発明の別の実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８の厚さは、１．５ｎｍ以下である。本発明のさらに別の実施形態によれば、グラフェン保護膜１０８は、１．０ｎｍ以下の厚さを有する。
【００３８】
続いて、積層構造１０を真空チャンバ２０から取り出し、例えばパーフルオロポリエーテル等から構成される潤滑層１１０をグラフェン保護膜１０８の上面に形成し、磁気記録装置１が完成する。
【００３９】
構造的には、図１に示されるように、磁気記録装置１は、基板１００と、基板１００上に配置される中間層１０１と、中間層１０１上に配置される磁気記録層１０６と、磁気記録層１０６上に配置されるグラフェン保護膜１０８と、グラフェン保護膜１０８と磁気記録層１０６との間に配置される遷移層１０７とを含む。遷移層１０７は、炭素と磁気記録層１０８の少なくとも１つの金属とを含む。
【００４０】
当業者は、本発明の教示を保持しながら、装置及び方法の多数の修正及び変更をなし得ることを容易に理解するであろう。従って、上記の開示は、添付の特許請求の範囲の境界及び範囲によってのみ限定されると解釈すべきである。
【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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