(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎ比に優れた再生特性を有する垂直記録媒体およびこれを用いた垂直記録再生装置を提供する。【解決手段】非磁性基板上に、少なくとも下地層と垂直記録層を有する垂直記録媒体において、垂直記録層は基板側から、少なくともＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層と、磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層とを反強磁性結合させて設け、磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層を、（Ｂｉ１−ａＢａａ）ＦｅＯ３、Ｂｉ（Ｆｅ１−ｂＭｎｂ）Ｏ３、（Ｂｉ１−ａＢａａ）（Ｆｅ１−ｂＭｎｂ）Ｏ３（ａは０．３〜０．５、ｂは０．３〜０．８の範囲内。）の何れかで構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に、少なくとも下地層と垂直記録層を有する垂直記録媒体において、前記垂直記録層は少なくともＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層と、磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層とを有し、この２層が互いに反強磁性結合していることを特徴とする垂直記録媒体。
【請求項２】
前記ＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層を、磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層に対して非磁性基板側に設けることを特徴とする請求項１に記載の垂直記録媒体。
【請求項３】
前記磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層が、（Ｂｉ１−ａＢａａ）ＦｅＯ３（ａは０．３〜０．５の範囲内。）であることを特徴とする請求項１または２に記載の垂直記録媒体。
【請求項４】
前記磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層が、Ｂｉ（Ｆｅ１−ｂＭｎｂ）Ｏ３（ｂは０．３〜０．８の範囲内。）であることを特徴とする請求項１または２に記載の垂直記録媒体。
【請求項５】
前記磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層が、（Ｂｉ１−ａＢａａ）（Ｆｅ１−ｂＭｎｂ）Ｏ３（ａは０．３〜０．５及びｂは０．３〜０．８の範囲内。）であることを特徴とする請求項１または２に記載の垂直記録媒体。
【請求項６】
前記ＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層と、前記磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層との間に、非磁性金属層を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の垂直記録媒体。
【請求項７】
前記ＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層が、ＰｔとＣｏを含む強磁性結晶粒子と、粒界構成物質として、Ｓｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｗ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｂ酸化物およびＲｕ酸化物のいずれか１種以上を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の垂直記録媒体。
【請求項８】
前記非磁性基板と下地層との間に軟磁性裏打ち層を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の垂直記録媒体。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の垂直記録媒体と、前記垂直記録媒体に情報を記録再生するヘッドとを備えた垂直記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直記録媒体およびこの垂直記録媒体を用いた垂直記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置、可撓性ディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増大され、その重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。特にＨＤＤ（ハードディスクドライブ）では、ＭＲヘッド、およびＰＲＭＬ技術の導入以来、面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにＧＭＲヘッド、ＴｕＭＲヘッドなども導入され、面記録密度は１年に約１．５倍ものペースで増加を続けている。
【０００３】
一方、ＨＤＤの磁気記録方式として、いわゆる垂直磁気記録方式が従来の面内磁気記録方式に代わる技術として近年急速に利用が広まっている。垂直磁気記録方式は、情報を記録する記録層の結晶粒子が基板に対して垂直方向に磁化容易軸をもっているため、面記録密度を高めるのに適している。
【０００４】
垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に少なくとも軟磁性材料で構成される裏打ち層と、磁気記録層の垂直配向性を制御する下地層と、垂直配向した磁気記録層から構成するのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、面記録密度の増大にともない、従来の垂直磁気記録再生方式では、その記録再生を"磁気（磁界）"でおこなうことによる記録再生に限界がある。
【０００６】
高密度に記録するためには１ビット（磁気記録したデータの最少単位）の媒体上における占有面積を小さくすることに等しい。これに対応するには、磁気記録媒体の磁気記録層はより粒子径や磁気クラスタをより小さくすることが求められる。粒子径や磁気クラスタを現行通りとすると、データの再生信号のＳ／Ｎ比が悪化し、十分な特性を得ることができないためである。
【０００７】
粒子径や磁気クラスタを小さくしていくと、熱による影響のため、記録データの保持が不安定になることが知られている（熱揺らぎ現象）。これに耐えるため高Ｋｕを有する磁性材料を使う必要がある。しかし、高Ｋｕ材料を使った場合、磁気記録層の保磁力が増大するため、データを記録する際により高い書き込み磁界を必要とする。
【０００８】
一方で、記録再生ヘッド側では、記録磁界が記録素子（磁極）に使われる磁性材料によるところが大きく、このため発生させられる書き込み磁界には限界がある。
【０００９】
この問題を解決する案として、電界により磁気記録層にデータを記録する案が提案されている。例えば、磁気により記録する際、媒体側に電界を発生させ、磁気記録層の保磁力を低下させる方法や（例えば、特許文献１参照。）、高周波電界と磁気記録層の磁気スピンとの共鳴を利用して記録層の保磁力を下げる方法（マイクロ波アシスト記録、ＭＡＭＲ）がある（例えば、特許文献２参照。）。前者では、磁気記録装置内で磁気記録媒体側をアーシングする必要がある上、磁界と電界を同時に発生・制御するためヘッドの構造が複雑になる問題がある。後者は、ヘッドに高周波磁界の発生機構を組み込むため構造がより複雑になるという問題がある。
【００１０】
その他、強誘電体を記録層として用いることで、磁気による記録再生ではなく電界によりデータを記録再生する方式も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この方式によれば、記録媒体にデータを書き込む際に電圧のみを印加すれば良く、またデータの再生も電界で行うため、記録再生素子を磁性材料ではなく導電性の探針と磁界を発生させるコイルにより構成することができ、書き込みの能力の限界は解消される。しかしながらこの方式では、磁気記録方式に比べて、局在した分極の不安定性や記録速度が遅いといった問題がある。
【００１１】
近年、新しい材料として、磁性と強誘電性を併せ持つ材料が研究されている。中でも強磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイック材料が注目されている。マルチフェロイック材料としては、例えば、磁性を有する強誘電材料であるＢｉＦｅＯ３、及び、ＢｉをＢａ、ＦｅをＭｎで置換した材料が知られている。これらの材料を従来の磁性材料からなる磁気記録層に組み込むことで、電界により書き込みを行い、磁界により再生を行う技術が報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−１３９８５４号公報
【特許文献２】特開２００７−２６５５１２号公報
【特許文献３】特開２００８−２１９００７号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】第６０回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集、２８ａ−Ｄ３−８、ｐｐ．０６−０１７（２０１３年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
磁性と強誘電性を併せ持つ材料を用いた磁気記録媒体は、電界による書き込みが可能であるため、電界を発生する書き込み素子の小形化により高記録密度を実現できる可能性を有している。一方で、これらの材料は酸素を含んだペロブスカイト構造を取る場合が多く、構造が複雑でありその特性発現には結晶性が重要な因子となる他、組成の化学量論比からのずれや酸素欠損等を起こしやすい。そして、本件発明者の検討によると、これらの材料では結晶性を向上させると、結晶粒の肥大化が著しい。このため平滑な媒体表面が得られにくく、ヘッドの飛行を不安定にさせる他、酸素欠損や肥大化した結晶粒による構造上の欠陥は、磁気ヘッドを用いた情報の読み込みに際して磁気ノイズの発生原因となることが明らかになった。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、Ｓ／Ｎ比に優れた再生特性を有する垂直記録媒体およびこれを用いた垂直記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成とした。
（１）非磁性基板上に、少なくとも下地層と垂直記録層を有する垂直記録媒体において、前記垂直記録層は少なくともＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層と、磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層とを有し、この２層が互いに反強磁性結合していることを特徴とする垂直記録媒体。
（２）前記ＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層を、磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層に対して非磁性基板側に設けることを特徴とする（１）に記載の垂直記録媒体。
（３）前記磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層が、（Ｂｉ１−ａＢａａ）ＦｅＯ３（ａは０．３〜０．５の範囲内。）であることを特徴とする（１）または（２）に記載の垂直記録媒体。
（４）前記磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層が、Ｂｉ（Ｆｅ１−ｂＭｎｂ）Ｏ３（ｂは０．３〜０．８の範囲内。）であることを特徴とする（１）または（２）に記載の垂直記録媒体。
（５）前記磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層が、（Ｂｉ１−ａＢａａ）（Ｆｅ１−ｂＭｎｂ）Ｏ３（ａは０．３〜０．５及びｂは０．３〜０．８の範囲内。）であることを特徴とする（１）または（２）に記載の垂直記録媒体。
（６）前記ＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層と、前記磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層との間に、非磁性金属層を有することを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項に記載の垂直記録媒体。
（７）前記ＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層が、ＰｔとＣｏを含む強磁性結晶粒子と、粒界構成物質として、Ｓｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｗ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｂ酸化物およびＲｕ酸化物のいずれか１種以上を含むことを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の垂直記録媒体。
（８）前記非磁性基板と下地層との間に軟磁性裏打ち層を有することを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載の垂直記録媒体。
（９）（１）〜（８）の何れか１項に記載の垂直記録媒体と、前記垂直記録媒体に情報を記録再生するヘッドとを備えた垂直記録再生装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、Ｓ／Ｎ比に優れた再生特性を有する垂直記録媒体を提供可能となり、またこの垂直記録媒体に高記録密度電界書込ヘッドを組み合わせることで、高記録密度の垂直記録再生装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の垂直記録媒体の一例を表す断面模式図である。
【図２】本発明の垂直記録再生装置を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明を詳しく説明する。
【００２０】
本願発明は、非磁性基板上に、少なくとも下地層と垂直記録層を有する垂直記録媒体において、前記垂直記録層は少なくともＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層（以下、強磁性層とする。）と、その上に少なくとも磁性と強誘電性を併せ持つ磁性層（以下、強誘電磁性層とする。）を有し、この２層が互いに反強磁性結合していることを特徴とする。
【００２１】
前述のように、強誘電磁性層を構成する材料としてマルチフェロイック材料が知られているが、これらの材料はペロブスカイト等の複雑な構造を取る場合が多く、成膜が難しいため、理論的な化学量論比からのずれ、特に酸素欠損を起こしやすい。そして、これらの構造上の欠陥は、本願発明者の検討によると磁気ヘッドを用いた情報の読み込みに際してノイズの発生原因となる。
【００２２】
そこで本願発明では、強誘電磁性層と強磁性層との間にＲｕ等の非磁性遷移金属薄膜（以下、反強磁性結合層）を設け、両層を反強磁性結合することで強誘電磁性層から生じるノイズを低減し、高密度記録に適した垂直記録媒体を提供する。    
すなわち、本発明の構成では、ヘッドからの電界により強誘電磁性層に情報を記録すると、強誘電磁性層に磁気スピンが生じ、これと磁気的な結合を有している強磁性層のスピンの反転を誘発し、結果として磁気記録層全体のスピンを反転させるが、その際強誘電磁性層と強磁性層は反強磁性結合により互いに逆方向の磁気スピンを形成するため、強誘電磁性層の磁化は強磁性層の一部の磁化とはお互いに打ち消しあうことで、磁気記録層全体としては強磁性層から強誘電磁性層の磁化分差し引いた残部に相当する出力のみが有効となる。このため、本願発明の構成を採用することで、強誘電磁性層から生じるノイズが低減し、もって高密度記録に適した垂直記録媒体を提供することが可能となる。
【００２３】
図１は本発明に係る垂直記録媒体の一例を表す断面模式図である。本発明の垂直記録媒体は、例えば、非磁性基板１上に少なくとも直上の膜の垂直配向性を制御する下地層３、垂直配向した垂直磁性層４、反強磁性結合層５、強誘電磁性層６、保護層７が順に積層された構造を有する。なお、符号８は密着層である。
【００２４】
本発明の垂直記録媒体に使用される非磁性基板１としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、アモルファスガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、サファイア、石英、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。
【００２５】
非磁性基板１と下地層３の間に、密着層８を設けることが好ましい。密着層８は、非磁性基板１の表面を平滑化して、非磁性基板１と下地層３との密着性を高めると共に、非磁性基板１からのアルカリ性イオンが下地層３に拡散して、下地層３が腐食するのを防ぐ役割がある。密着層８としては、非磁性金属材料を使うことができるが、アモルファス構造であることが望ましい。アモルファス構造とすることで、緻密な構造となり非磁性基板１からのアルカリ性イオンの拡散を防ぐ作用が優れる他、表面粗さ：Ｒａを低く保つことができることで、ヘッドの浮上量を低減することが可能となり、さらなる高記録密度化が可能となるためである。このような材料としては、ＣｒＴｉ、ＮｉＴａ、ＡｌＴｉ合金等を用いることができる。
【００２６】
また、下地層３を形成する前に、裏打ち層２を形成することもできる。裏打ち層２は、垂直記録層の磁化の方向をより強固に非磁性基板１と垂直な方向に固定することで、再生信号を安定化させる働きをする。裏打ち層２は軟磁性材料から構成され、材料としてはＣｏＦｅ系合金（ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＺｒＮｂなど）、ＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど）、ＣｏＺｒ系合金（ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂなど）、ＣｏＴａ系合金（ＣｏＴａ、ＣｏＴａＺｒ）などの軟磁気特性を有する材料ならば使用することができる。
【００２７】
軟磁性裏打ち層は、アモルファス構造であることが特に好ましい。アモルファス構造とすることで、表面粗さ：Ｒａが大きくなることを防ぎ、ヘッドの浮上量を低減することが可能となり、さらなる高記録密度化が可能となるためである。また、これら軟磁性層単層の場合だけでなく、２層の間にＲｕなどの極薄い非磁性薄膜をはさみ、軟磁性層間に反強磁性結合を持たせた構造が好ましい。裏打ち層２の保磁力（Ｈｃ）は１００ Ｏｅ以下（より好ましくは２０ Ｏｅ以下）とするのが好ましい。なお１ Ｏｅは７９Ａ／ｍである。この保磁力（Ｈｃ）が上記範囲を超えると軟磁気特性が不十分となり、再生波形がいわゆる矩形波から歪みをもった波形になるため好ましくない。
【００２８】
裏打ち層２の飽和磁束密度（Ｂｓ）は、０．６Ｔ以上（より好ましくは１Ｔ以上）とするのが好ましい。飽和磁束密度（Ｂｓ）が上記範囲未満であると、再生波形がいわゆる矩形波から歪みをもった波形になるため好ましくない。
【００２９】
また、裏打ち層２の飽和磁束密度（Ｂｓ）と裏打ち層２の膜厚との積（Ｂｓ・Ｔ）が１５が１５Ｔｎｍ以上（より好ましくは２５Ｔｎｍ以上）であることが好ましい。この積（Ｂｓ・Ｔ）が上記範囲未満であると、再生波形が歪みをもった波形となるため好ましくない。
【００３０】
裏打ち層２は、外部から磁界を印加しない状態で、非磁性基板１の表面と平行かつ半径方向に磁化が向いていることが好ましい。これにより裏打ち層２の磁化方向が制約されることで、再生時におけるいわゆるスパイクノイズを抑制することができる。このような構造としては、裏打ち層２を軟磁性膜の間に非磁性金属膜を設けた積層構造とし、上下の軟磁性間に磁気的な結合（バイアス磁界ＨＢｉａｓ）を発生させることで実現できる。
【００３１】
本発明では、密着層８の上に、垂直記録層の配向性を制御する下地層３を設ける。下地層３の材料としては、ｈｃｐ構造（Ｒｕ、Ｒｅ、ＣｏＣｒ系合金、ＲｕＣｏ系合金など）、ｆｃｃ構造（Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｎｉ系合金（ＮｉＮｂ系合金、ＮｉＴａ系合金、ＮｉＶ系合金、ＮｉＷ系合金、ＮｉＰｔ系合金、ＮｉＣｒ系合金、ＰｔＣｒ系合金など）、ＣｏＰｄ系合金、ＡｌＴｉ系合金など）、アモルファスあるいは微結晶構造（Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒあるいはこれらを主成分とする合金、ＰｄＳｉ系合金、ＣｒＢ系合金、ＣｏＢ系合金など）を有する非磁性材料であることが好ましい。また下地層３を多層構造とし、前記Ｎｉ系合金のようなｆｃｃ構造層などの上に、ＰｔあるいはＰｔ合金などのｆｃｃ構造層を設ける構造や、ＲｕやＲｅなどのｈｃｐ構造層を設けることが好ましい。特に下地層３を多層とし、垂直記録層側にｈｃｐ構造層を設けることで垂直記録層の垂直配向性や結晶性を高めることができるため、より好ましい。
【００３２】
下地層３の厚さは、５〜４０ｎｍとするのが好ましい。この範囲とすることで、垂直磁性層４の磁化の垂直配向性が強くなり、再生信号の分解能を高めることができる。
【００３３】
下地層に３の厚さが上記範囲未満であると、垂直磁性層４の結晶配向性が低下し、電磁変換特性が劣化するため好ましくない。
【００３４】
また、下地層３の厚さが上記範囲を超えると、垂直磁性層４の粒子径が大きくなりすぎることで、再生信号のノイズの増加や分解の低下などにより電磁変換特性が劣化するため好ましくない。
【００３５】
本発明における垂直記録層の一例では、非磁性基板１上に、少なくともＣｏとＰｔを含むグラニュラ構造を有する垂直磁性層４と、磁性と強誘電性を併せ持つ強誘電磁性層６を有し、この間に両層を互いに反強磁性結合する反強磁性結合層５を有する。
【００３６】
本願発明の垂直記録層を構成する垂直磁性層４と強誘電磁性層６は、どちらが非磁性基板１側であっても構わない。強誘電磁性層６を非磁性基板１側とする構成では、垂直磁性層４と再生ヘッドの距離が近くなり再生出力を大きくとることができるため高密度記録化が容易となる。また、垂直磁性層４を非磁性基板１側とする構成では、下地層３による配向制御の効果により垂直磁性層４の結晶性及び配向性が向上し結果として電磁変換特性が向上する他、記録再生ヘッドに設けた電界書き込み素子と強誘電磁性層６との距離が近くなり、強誘電磁性層６への書き込みが容易となり、垂直記録媒体の高記録密度化が容易となるため好ましい。また、特に非磁性基板１側に設けた垂直磁性層４を磁性粒子が非磁性材料中に分散しているような構造（いわゆるグラニュラ構造）とすることで、垂直磁性層４の上に設けた反強磁性結合層５と強誘電磁性層６の粒子径の分散を抑制し、結果として強誘電磁性層６の誘電特性と磁性特性も向上するため、高密度記録媒体としてより好ましい。
【００３７】
垂直磁性層４の強磁性材料としては、Ｃｏを主成分としてＰｔを含み、さらにＣｒ、Ｃｕなど他の元素を混ぜた材料を使用することができる。非磁性基板１の垂直方向に磁化容易軸が向くような材料が好ましく、このような材料としては例えば、ＣｏＰｔ合金、ＣｏＰｔＮｉ合金、ＣｏＰｔＦｅ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＢ合金、ＣｏＣｒＰｔＣｕ合金、ＣｏＣｒＰｔＮｉ合金などがあげられる。また、Ｃｏ層とＰｔ層をそれぞれ交互に積層したいわゆるＣｏＰｔ多層膜のような構造とすることもできる。さらにＣｏ層、Ｐｔ層に加えて、Ｐｄ層やＮｉ層やＦｅ層を順に繰り返し積層した構造（ＣｏＰｔＰｄ積層、ＣｏＰｔＮｉ積層、ＣｏＰｔＦｅ積層、ＣｏＰｔＰｄＮｉ積層など）とすることもできる。
【００３８】
特に垂直磁性層４を磁性粒子が非磁性材料中に分散した構造（グラニュラ構造）とすることが、より好ましい。このような構造の材料としては、例えばＣｏＰｔを含んだ磁性合金に酸化物を添加したものがあげられる。酸化物としてはＳｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｗ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｃｏ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｂ酸化物およびＲｕ酸化物のいずれか１種以上を含むものが好ましい。これらの酸化物を添加した強磁性材料としては、例えばＣｏＣｒＰｔ−Ｓｉ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｔｉ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｗ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｏ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｔａ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｂ酸化物、ＣｏＣｒＰｔ−Ｒｕ酸化物、ＣｏＲｕＰｔ−Ｓｉ酸化物、ＣｏＣｒＰｔＲｕ−Ｓｉ酸化物などを挙げることができる。これらの酸化物を２種以上添加することも可能である。
【００３９】
垂直磁性層４を形成する磁性結晶粒子の平均粒径は、３ｎｍ以上１２ｎｍ以下が好ましい。平均粒界幅は０．３ｎｍ以上２．０ｎｍ以下であることが好ましい。平均結晶粒径および平均粒界幅は平面ＴＥＭ観察像を用いて算出することができる。垂直記録層に含まれる磁性層の総膜厚は５ｎｍ〜１５ｎｍが好ましい。
【００４０】
垂直磁性層４の中に存在する酸化物の含有量は、酸化物以外の組成を一つの化合物として算出したｍｏｌ総量に対して、３〜１８モル％が好ましい。酸化物の含有量がこの範囲であると、層を形成した際、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子の孤立化、微細化ができる為である。
【００４１】
酸化物の含有量が上記範囲を超えた場合、酸化物が磁性粒子中への残留や磁性粒子の上下にも酸化物が析出してしまい、垂直磁性層４の配向性や結晶性を損ねるため好ましくない。
酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の分離、微細化が不十分となることで、電磁変換特性の劣化を生じるため好ましくない。
【００４２】
垂直磁性層４のＰｔ含有量は、８ａｔ％以上２５ａｔ％以下であることが好ましい。Ｐｔ含有量が上記範囲であるのは、高密度記録に適した電磁変換特性が得られるためである。
【００４３】
Ｐｔの含有量が上記範囲未満である場合、熱によってデータの保持が不安定になる（熱揺らぎ）ため好ましくない。また、Ｐｔ含有量が２５ａｔ％を超えると磁性結晶中に積層欠陥が生じて結晶性が悪化し、電磁変換特性が劣化するため好ましくない。特に垂直磁性層４中の磁性結晶がｈｃｐ構造をとる場合、ｈｃｐ構造中にｆｃｃ構造の層が形成されてしまい、場合によっては一軸異方性を損なうことで電磁変換特性を劣化させるため好ましくない。
【００４４】
垂直磁性層４は、ＣｏとＰｔ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、酸化物の他にＢ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進、あるいは結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した電磁変換特性を得ることができる。
【００４５】
上記元素の合計の含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ構造以外の結晶構造が形成されるため、電磁変換特性が劣化するため好ましくない。垂直磁性層４は２層以上の多層構造としてもよい。
【００４６】
本願発明では、垂直磁性層４と強誘電磁性層６とを反強磁性結合させるが、そのためには両層間に反強磁性結合層５を設けるのが好ましく、この反強磁性結合層５としては、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｃｕ、Ｃｒ等の非磁性遷移金属材料を用いることができる。反強磁性結合層５の膜厚は、各々の材料により異なる。例えば、Ｒｕを使用した場合には、０．３ｎｍ付近で反強磁性結合が発現し、Ｃｒの場合には０．７ｎｍ付近、Ｃｕの場合は０．８ｎｍ付近、Ｒｅの場合は０．４ｎｍ付近、Ｒｈの場合は０．８ｎｍ付近でそれぞれ反強磁性結合が発現する。また、反強磁性結合が発現する膜厚は、上記膜厚を中心として２−７ｎｍの幅を持つ。そのため各材料に合わせて反強磁性結合層５の膜厚を調整する必要があるが、反強磁性結合層５の膜厚は０．２ｎｍ以上１．３ｎｍ以下の範囲が好ましい。この範囲を超える膜厚では、反強磁性結合エネルギーが弱くなりすぎ、垂直磁性層４と強誘電磁性層６の磁化の向きを逆向きに維持するのが難しくなるからである。
【００４７】
この中で特にＲｕ膜を用いるのが好ましい。これは、Ｒｕの反強磁性結合エネルギーが他の材料に比べて大きく、それにより垂直磁性層４と強誘電磁性層６とスピンの向きが逆向きの状態でより安定になるからである。Ｒｕを使用した場合、反強磁性結合を発現する膜厚は０．３ｎｍ付近（第一ピーク）と１．４ｎｍ付近（第二ピーク）があるが、このうち０．３ｎｍ付近の第一ピークを利用するのが制御性や安定性の観点からより好ましい。
【００４８】
本願発明では、強誘電磁性層６として、（Ｂｉ１−ａＢａａ）ＦｅＯ３（ａは０．３〜０．５の範囲内。）を用いるのが好ましい。前述のように、ＢｉＦｅＯ３は強誘電性材料として知られているが、この材料のＢｉの一部をＢａで置換することで、強磁性と強誘電性を併せ持つことが知られている。この場合の置換率ａを、０．３〜０．５の範囲内とすることで、強磁性と強誘電性を併せ持つ好適な材料が形成するが、理論的にはａを０．４とすることで構造的に最も安定となる。強誘電磁性層６は同一組成材料のターゲットを用いたスパッタリング法により形成できるが、成膜した膜の酸素欠損を防ぐため、酸素濃度を高めたターゲットを用いることが好ましい。
【００４９】
本願発明では、強誘電磁性層６として、Ｂｉ（Ｆｅ１−ｂＭｎｂ）Ｏ３（ｂは０．３〜０．４の範囲内。）を用いるのが好ましい。前述のように、ＢｉＦｅＯ３は強誘電性材料として知られているが、この材料のＦｅの一部をＭｎで置換することで、強磁性と強誘電性を併せ持つことが知られている。この場合の置換率ｂを、０．３〜０．５の範囲内とすることで、強磁性と強誘電性を併せ持つ材料が形成するが、理論的には、ｂを０．４とすることで構造的に最も安定となる。強誘電磁性層６は同一組成材料のターゲットを用いたスパッタリング法により形成できるが、成膜した膜の酸素欠損を防ぐため、酸素濃度を高めたターゲットを用いることが好ましい。
【００５０】
本発明では、前記２つの材料の特性を併せ持った（ＢｉａＢａ１−ａ）（ＦｅｂＭｎ１−ｂ）Ｏ３なども使うことができる。この場合の置換率ａを、０．３〜０．５の範囲内とすることで、強磁性と強誘電性を併せ持つ好適な材料が形成するが、理論的にはａを０．４とすることで構造的に最も安定となる。また置換率ｂを、０．３〜０．５の範囲内とすることで、強磁性と強誘電性を併せ持つ材料が形成するが、理論的には、ｂを０．４とすることで構造的に最も安定となる。
【００５１】
本願発明では、強誘電磁性層６として、ＭＣｏＯ３、ＭＮｉＯ３、ＭＦｅ２Ｏ４、ＭＣｏＦｅＯ３、ＭＦｅＮｉＯ３、ＭＣｏＭｎＯ３、ＭＮｉＭｎＯ３（Ｍは、希土類元素、Ｂｉ、Ｙ、アルカリ土類元素の中から１種類以上の元素）、などを用いることができる。
【００５２】
強誘電磁性層６は、飽和磁化（Ｍｓ）と強誘電磁性層６の膜厚（Ｔ）の積（Ｍｓ・Ｔ）は、０．０１ｍｅｍｕ／ｃｍ２以上であることが好ましい。上記範囲であることで、反強磁性結合層５を介して磁気的に結合した垂直磁性層４の磁化を強誘電磁性層６の磁化の向きと逆向きにさせることができる。
【００５３】
強誘電磁性層６の膜厚は、５０ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。強誘電磁性層６の厚さが５０ｎｍを超えると、強誘電磁性層６内の結晶粒が肥大化しすぎてしまい強誘電磁性層６の表面粗さが粗くなることで、その上の垂直磁性層４の結晶性や配向性を悪化させてしまう他、得られた磁気記録媒体の表面形状が粗くなってしまうことでヘッドの飛行高さを低くできず、結果として電磁変換特性が劣化するため好ましくない。
【００５４】
特に、非磁性基板１側に垂直磁性層４を設けた構造では、強誘電磁性層６の厚さの上限は２０ｎｍ以下とするのがさらに好ましい。強誘電磁性層６の厚さだけ垂直磁性層４とヘッドの再生素子との距離が離れるため再生出力の低下が生じるため、２０ｎｍ以下とするのが最適である。
【００５５】
保護層７はヘッドと媒体との接触によるダメージから媒体を保護するためのものであり、カーボン膜、ＳｉＯ2膜などが用いられるが、多くの場合はカーボン膜が用いられる。膜の形成にはスパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム法などが用いられるが、近年ではイオンビーム法が用いられることが多い。膜厚は１（ｎｍ）〜１０（ｎｍ）程度である。
【００５６】
図２は、上記垂直記録媒体を用いた磁気記録再生装置の一例を示すものである。図２に示す磁気記録再生装置は、図１に示す構成の垂直記録媒体１００と、垂直記録媒体１００を回転駆動させる媒体駆動部１０１と、垂直記録媒体１００に情報を記録再生する記録再生ヘッド１０２と、この記録再生ヘッド１０２を垂直記録媒体１００に対して相対運動させるヘッド駆動部１０３と、記録再生信号処理系１０４とを備えて構成されている。
【００５７】
記録再生信号処理系１０４は、外部から入力されたデ−タを処理して記録信号を記録再生ヘッド１０２に送り、記録再生ヘッド１０２からの再生信号を処理してデ−タを外部に送ることができるようになっている。
【００５８】
本発明の磁気記録再生装置に用いる記録再生ヘッド１０２には記録素子と再生素子が独立して設けられ、記録素子には針状電極を用いた電界書き込み素子、再生素子には巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用したＧＭＲ素子、トンネル効果を利用したＴｕＭＲ素子などを用いることができる。
【実施例】
【００５９】
（実施例１）
洗浄済みのガラス基板（コニカミノルタ社製、外径２．５インチ（６５ｍｍ）、内径２０ｍｍ、平均表面粗さ（Ｒａ）０．２ｎｍ）を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０４０）の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度１×１０−５Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した後、チャンバ内を０．８ＰａになるようにＡｒガスを導入し、このガラス基板上に５０Ｃｒ−５０Ｔｉ｛Ｃｒ含有量５０ａｔ％−Ｔｉ含有量５０ａｔ％｝ターゲットを用いて、膜厚２００ｎｍの密着層を成膜した。
【００６０】
次に、下地層として層厚５ｎｍの９５Ｎｉ−５Ｗ｛Ｎｉ含有量９５ａｔ％、Ｗ含有量５ａｔ％｝膜、層厚１０ｎｍのＲｕ膜、さらにチャンバ内の圧力を８．０Ｐａとして層厚１０ｎｍのＲｕ膜の順で積層した。次にチャンバ内の圧力を０．８ＰａになるようにＡｒガスを調整し、強磁性層として層厚１５ｎｍの（Ｃｏ−１３Ｃｒ−１６Ｐｔ）８８ｍｏｌ％−（ＳｉＯ２）１２ｍｏｌ％｛Ｃｒ含有量１３ａｔ％、Ｐｔ含有量１６ａｔ％、残部Ｃｏの合金を８８ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物を１２ｍｏｌ％｝の強磁性膜を積層した。
【００６１】
次に、反強磁性結合層として、膜厚０．３ｎｍのＲｕ膜を形成した後、ＲＦスパッタリング法を用いて強誘電磁性層として（Ｂｉ０．６Ｂａ０．４）ＦｅＯ３からなるターゲットを用いて厚さ１０ｎｍの膜を形成した。
【００６２】
次にイオンビーム法にて保護層としてＤＬＣ膜を厚さ３ｎｍ形成し、潤滑膜を２ｎｍ塗布して垂直記録媒体を作製した。
【００６３】
以上の方法で作製した垂直記録媒体の誘電特性として電圧−分極曲線を調べたところ、飽和分極５０μＣ／ｃｍ２が得られた。また、強誘電磁性層６の飽和磁化と膜厚の積（ＭｓＴ）は、磁気記録媒体の基板面に垂直な方向のＶＳＭ測定により得られた飽和磁化（Ｍｓ）と残留磁化（Ｍｒ）から、（Ｍｓ−Ｍｒ）／２として計算して求めた強誘電磁性層６のＭｓをサンプルの面積で割ることで求めた。
【００６４】
次にこの媒体をＧｕｚｉｋ社製のスピンスタンド上に載せ、測定半径２１ｍｍ、回転数５４００ｒｐｍ、最大信号周波数５１４．０２ＭＨｚ（１インチあたり２１３９キロビットの線記録密度）、書き込み電圧１．５Ｖの条件で電磁変換特性を測定した。ヘッドは、書き込み素子として先端径１０ｎｍの電極針を、再生素子としてＴＭＲ薄膜を有するヘッドを用い、データの書き込みにはデータ列を電気の極性に変換し電極針から電圧を印加する方法を用いた。再生は、データ列に応じた磁気変化をＴＭＲ素子で読み取ることで行った。その結果、Ｓ／Ｎは１６．９ｄＢ、ビットエラーレート（ＢＥＲ）は１×１０−７．３が得られた。
【００６５】
（実施例２−５）
強誘電磁性層の膜厚を表１に記載の厚さとした他は、実施例１と同様に作製した。
得られた磁気記録媒体について、それぞれ実施例１と同様に特性を評価した。結果を表１に示す。
【００６６】
（実施例６−９）
実施例１と同様に垂直記録媒体を作製したが、垂直記録層は次のように作製した。すなわち、ＲＦスパッタリング法を用いて強誘電磁性層として（Ｂｉ０．６Ｂａ０．４）ＦｅＯ３からなるターゲットを用いて厚さ１０ｎｍの膜を形成した。
【００６７】
その後、反強磁性結合層として、膜厚０．３ｎｍのＲｕ膜、強磁性層として層厚１５ｎｍの（Ｃｏ−１３Ｃｒ−１６Ｐｔ）８８ｍｏｌ％−（ＳｉＯ２）１２ｍｏｌ％｛Ｃｒ含有量１３ａｔ％、Ｐｔ含有量１６ａｔ％、残部Ｃｏの合金を８８ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物を１２ｍｏｌ％｝の強磁性膜を積層した。
【００６８】
次にイオンビーム法にて保護層としてＤＬＣ膜を厚さ３ｎｍ形成し、潤滑膜を２ｎｍ塗布して磁気記録媒体を作成した。
【００６９】
得られた磁気記録媒体について、それぞれ実施例１と同様に特性を評価した。結果を表１に示す。
【００７０】
（実施例１０−２０）
密着層８を５０Ａｌ−５０Ｔｉ｛Ａｌ含有量５０ａｔ％、Ｔｉ含有量５０ａｔ％｝、１００ｎｍに変え、反強磁性結合層５を表２に記載の材料および膜厚にした他は実施例１と同様に垂直記録媒体を作製した。
【００７１】
得られた磁気記録媒体について、それぞれＧｕｚｉｋ社製のスピンスタンド上に載せ、測定半径２１ｍｍ、回転数５４００ｒｐｍ、最大信号周波数５１４．０２ＭＨｚ（１インチあたり２１３９キロビットの線記録密度）、書き込み電圧１．５Ｖの条件で電磁変換特性を測定した。ヘッドは、書き込み素子として先端径１０ｎｍの電極針を、再生素子としてＴＭＲ薄膜を有するヘッドを用い、データの書き込みにはデータ列を電気の極性に変換し電極針から電圧を印加する方法を用いた。再生は、データ列に応じた磁気変化をＴＭＲ素子で読み取ることで行った。
それぞれの結果を表２に示す。
【００７２】
（実施例２１−３５）
強誘電磁性層６を表３に記載の材料に変えた他は、実施例１と同様に磁気記録媒体を作製した。
【００７３】
それぞれの磁気記録媒体について、強誘電磁性層６の飽和磁化と膜厚の積（ＭｓＴ）は、磁気記録媒体を基板面に垂直方向のＶＳＭ測定により得られた飽和磁化（Ｍｓ）と残留磁化（Ｍｒ）から、（Ｍｓ−Ｍｒ）／２として計算して求めた強誘電磁性層のＭｓをサンプルの面積で割ることで求めた。
【００７４】
次にこの媒体をＧｕｚｉｋ社製のスピンスタンド上に載せ、測定半径２１ｍｍ、回転数５４００ｒｐｍ、最大信号周波数５１４．０２ＭＨｚ（１インチあたり２１３９キロビットの線記録密度）、書き込み電圧１．５Ｖの条件で電磁変換特性を測定した。ヘッドは、書き込み素子として先端径１０ｎｍの電極針を、再生素子としてＴＭＲ薄膜を有するヘッドを用い、データの書き込みにはデータ列を電気の極性に変換し電極針から電圧を印加する方法を用いた。再生は、データ列に応じた磁気変化をＴＭＲ素子で読み取ることで行った。
それぞれの結果を表３に示す。
【００７５】
（実施例３６）
洗浄済みのガラス基板（コニカミノルタ社製、外径２．５インチ（６５ｍｍ）、内径２０ｍｍ、平均表面粗さ（Ｒａ）０．２ｎｍ）を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０４０）の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度１×１０−５Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した後、チャンバ内を０．８ＰａになるようにＡｒガスを導入し、このガラス基板上に５０Ｃｒ−５０Ｔｉ｛Ｃｒ含有量５０ａｔ％、Ｔｉ含有量５０ａｔ％｝ターゲットを用いて、膜厚２００ｎｍの密着層を成膜した。
【００７６】
次に、ＤＣスパッタリング法を用いて、裏打ち層としてＣｏ−２７Ｆｅ−５Ｚｒ−３Ｔａ−１Ａｌ−１Ｃｒ｛Ｆｅ含有量２７ａｔ％、Ｚｒ含有量５ａｔ％、Ｔａ含有量３ａｔ％、Ａｌ含有量１ａｔ％、Ｃｒ含有量１ａｔ％、残部Ｃｏ｝のターゲット用いて厚さ１００ｎｍの膜を積層した。この段階で裏打ち層の磁束（Ｂｓ）と膜厚（Ｔ）の積（ＢｓＴ）をＶＳＭを用いて測定したところ、１２０Ｔｎｍの値が得られた。
【００７７】
さらに下地層として層厚５ｎｍの９５Ｎｉ−５Ｗ｛Ｎｉ含有量９５ａｔ％、Ｗ含有量５ａｔ％｝膜、層厚１０ｎｍのＲｕ膜、さらにチャンバ内の圧力を８．０Ｐａとして層厚１０ｎｍのＲｕ膜の順で積層した。次にチャンバ内の圧力を０．８ＰａになるようにＡｒガスを調整し、強磁性層として層厚１５ｎｍの（Ｃｏ−１３Ｃｒ−１６Ｐｔ）８８ｍｏｌ％−（ＳｉＯ２）１２ｍｏｌ％｛Ｃｒ含有量１３ａｔ％、Ｐｔ含有量１６ａｔ％、残部Ｃｏの合金を８８ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物を１２ｍｏｌ％｝の強磁性膜を積層した。
【００７８】
次に、反強磁性結合層として、膜厚０．３ｎｍのＲｕ膜を形成した後、ＲＦスパッタリング法を用いて強誘電磁性層として膜厚１０ｎｍの（Ｂｉ０．６Ｂａ０．４）ＦｅＯ３からなるターゲットを用いて厚さ１０ｎｍの膜を形成した。
次にイオンビーム法にて保護層としてＤＬＣ膜を厚さ３ｎｍ形成し、潤滑膜を２ｎｍ塗布して垂直記録媒体を作製した。
【００７９】
得られた磁気記録媒体について、Ｇｕｚｉｋ社製のスピンスタンド上に載せ、測定半径２１ｍｍ、回転数５４００ｒｐｍ、最大信号周波数５１４．０２ＭＨｚ（１インチあたり２１３９キロビットの線記録密度）、書き込み電圧１．５Ｖの条件で電磁変換特性を測定した。ヘッドは、書き込み素子として先端径１０ｎｍの電極針を、再生素子としてＴＭＲ薄膜を有するヘッドを用い、データの書き込みにはデータ列を電気の極性に変換し電極針から電圧を印加する方法を用いた。再生は、データ列に応じた磁気変化をＴＭＲ素子で読み取ることで行った。結果を表４に示す。
【００８０】
（実施例３７）
裏打ち層を表４に記載の材料に変えた他は実施例３６と同様に磁気記録媒体を作成した。
この磁気記録媒体について、実施例３６と同様に磁気特性の評価を行った。結果を表４に示す。
【００８１】
（実施例３８）
洗浄済みのガラス基板（コニカミノルタ社製、外径２．５インチ（６５ｍｍ）、内径２０ｍｍ、平均表面粗さ（Ｒａ）０．２ｎｍ）を、ＤＣマグネトロンスパッタ装置（アネルバ社製Ｃ−３０４０）の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度１×１０−５Ｐａとなるまで成膜チャンバ内を排気した後、チャンバ内を０．８ＰａになるようにＡｒガスを導入し、このガラス基板上に５０Ｃｒ−５０Ｔｉ｛Ｃｒ含有量５０ａｔ％、Ｔｉ含有量５０ａｔ％｝ターゲットを用いて、膜厚２００ｎｍの密着層を成膜した。
【００８２】
次に、ＤＣスパッタリング法を用いて、裏打ち層として層厚４０ｎｍのＣｏ−３０Ｆｅ−３Ｔａ−５Ｚｒ｛Ｆｅ含有量３０ａｔ％、Ｔａ含有量３ａｔ％、Ｚｒ含有量５ａｔ％、残部Ｃｏ｝膜、層厚０．４ｎｍのＲｕ膜、層厚４０ｎｍのＣｏ−３０Ｆｅ−３Ｔａ−５Ｚｒ｛Ｆｅ含有量３０ａｔ％、Ｔａ含有量３ａｔ％、Ｚｒ含有量５ａｔ％、残部Ｃｏ｝膜、をこの順で積層した。
この段階で裏打ち層の磁束密度（Ｂｓ）と膜厚（Ｔ）の積（ＢｓＴ）を、ＶＳＭを用いて測定したところ、１４０Ｔｎｍの値が得られた。
【００８３】
さらに下地層として層厚５ｎｍの９５Ｎｉ−５Ｗ｛Ｎｉ含有量９５ａｔ％、Ｗ含有量５ａｔ％｝膜、層厚１０ｎｍのＲｕ膜、さらにチャンバ内の圧力を８．０Ｐａとして層厚１０ｎｍのＲｕ膜の順で積層した。次にチャンバ内の圧力を０．８ＰａになるようにＡｒガスを調整し、強磁性層として層厚１５ｎｍの（Ｃｏ−１３Ｃｒ−１６Ｐｔ）８８ｍｏｌ％−（ＳｉＯ２）１２ｍｏｌ％｛Ｃｒ含有量１３ａｔ％、Ｐｔ含有量１６ａｔ％、残部Ｃｏの合金を８８ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物を１２ｍｏｌ％｝の強磁性膜を積層した。
【００８４】
次に、反強磁性結合層として、膜厚０．３ｎｍのＲｕ膜を形成した後、ＲＦスパッタリング法を用いて強誘電磁性層として（Ｂｉ０．６Ｂａ０．４）ＦｅＯ３からなるターゲットを用いて厚さ１０ｎｍの膜を形成した。
【００８５】
次にイオンビーム法にて保護層としてＤＬＣ膜を厚さ３ｎｍ形成し、潤滑膜を２ｎｍ塗布して垂直記録媒体を作製した。
【００８６】
得られた磁気記録媒体について、Ｇｕｚｉｋ社製のスピンスタンド上に載せ、測定半径２１ｍｍ、回転数５４００ｒｐｍ、最大信号周波数５１４．０２ＭＨｚ（１インチあたり２１３９キロビットの線記録密度）、書き込み電圧１．５Ｖの条件で電磁変換特性を測定した。ヘッドは、書き込み素子として先端径１０ｎｍの電極針を、再生素子としてＴＭＲ薄膜を有するヘッドを用い、データの書き込みにはデータ列を電気の極性に変換し電極針から電圧を印加する方法を用いた。再生は、データ列に応じた磁気変化をＴＭＲ素子で読み取ることで行った。結果を表４に示す。
【００８７】
（実施例３９−４０）
裏打ち層の材料を表４に記載の材料に変えた他は、実施例３８と同様に磁気記録媒体を作成した。
【００８８】
この磁気記録媒体について、実施例３６と同様に磁気特性の評価を行った。結果を表４に示す。
【００８９】
（実施例４１−４５）
垂直磁性層４を表５に記載の材料に変えた他は、実施例１と同様に磁気記録媒体を作成した。得られた磁気記録媒体について、Ｇｕｚｉｋ社製のスピンスタンド上に載せ、測定半径２１ｍｍ、回転数５４００ｒｐｍ、最大信号周波数５１４．０２ＭＨｚ（１インチあたり２１３９キロビットの線記録密度）、書き込み電圧１．５Ｖの条件で電磁変換特性を測定した。ヘッドは、書き込み素子として先端径１０ｎｍの電極針を、再生素子としてＴＭＲ薄膜を有するヘッドを用い、データの書き込みにはデータ列を電気の極性に変換し電極針から電圧を印加する方法を用いた。再生は、データ列に応じた磁気変化をＴＭＲ素子で読み取ることで行った。結果を表５に示す。
【００９０】
（比較例１）
実施例１と同様に垂直記録媒体を作製したが、垂直記録層は次のように作製した。すなわち、強磁性層として層厚１０ｎｍの（Ｃｏ−１３Ｃｒ−１６Ｐｔ）８８ｍｏｌ％−（ＳｉＯ２）１２ｍｏｌ％｛Ｃｒ含有量１３ａｔ％、Ｐｔ含有量１６ａｔ％、残部Ｃｏの合金を８８ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物を１２ｍｏｌ％｝の強磁性膜を形成した。
【００９１】
次に、ＲＦスパッタリング法を用いて強誘電磁性層として膜厚３ｎｍの（Ｂｉ０．６Ｂａ０．４）ＦｅＯ３からなるターゲットを用いて厚さ１０ｎｍの膜を形成した。なお、この垂直記録層の層構成では、強磁性層と強誘電磁性層とは、反強磁性結合をせずに、強磁性結合をしている。
【００９２】
以上の方法で作製した垂直記録媒体の誘電特性として電圧−分極曲線を調べたところ、飽和分極５０μＣ／ｃｍ２が得られた。また、強誘電磁性層６の飽和磁化と膜厚の積（ＭｓＴ）は、磁気記録媒体を基板面に垂直方向のＶＳＭ測定により得られた飽和磁化（Ｍｓ）と残留磁化（Ｍｒ）から、（Ｍｓ−Ｍｒ）／２として計算して求めた強誘電磁性層のＭｓをサンプルの面積で割ることで求めた。
【００９３】
次にこの媒体をＧｕｚｉｋ社製のスピンスタンド上に載せ、測定半径２１ｍｍ、回転数５４００ｒｐｍ、最大信号周波数５１４．０２ＭＨｚ（１インチあたり２１３９キロビットの線記録密度）、書き込み電圧１．５Ｖの条件で電磁変換特性を測定した。ヘッドは、書き込み素子として先端径１０ｎｍの電極針を、再生素子としてＴＭＲ薄膜を有するヘッドを用い、データの書き込みにはデータ列を電気の極性に変換し電極針から電圧を印加する方法を用いた。再生は、データ列に応じた磁気変化をＴＭＲ素子で読み取ることで行った。その結果、Ｓ／Ｎは１１．１ｄＢ、ビットエラーレートは１×１０−３．３が得られた。
【００９４】
（比較例２）
比較例１と同様に垂直記録媒体を作製したが、垂直記録層は次のように作製した。すなわち、ＲＦスパッタリング法を用いて強誘電磁性層として膜厚３ｎｍの（Ｂｉ０．６Ｂａ０．４）ＦｅＯ３からなるターゲットを用いて厚さ１０ｎｍの膜を形成した。
【００９５】
次に、強磁性層として層厚１５ｎｍの（Ｃｏ−１３Ｃｒ−１６Ｐｔ）８８ｍｏｌ％−（ＳｉＯ２）１２ｍｏｌ％｛Ｃｒ含有量１３ａｔ％、Ｐｔ含有量１６ａｔ％、残部Ｃｏの合金を８８ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物を１２ｍｏｌ％｝の強磁性膜を積層した。なお、この垂直記録層の層構成では、強磁性層と強誘電磁性層とは、反強磁性結合をせずに、強磁性結合をしている。
【００９６】
以上の方法で得られた磁気記録媒体について比較例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。
【００９７】
（比較例３）
比較例１と同様に垂直記録媒体を作製したが、垂直記録層は次のように作製した。すなわち、強磁性層として層厚１５ｎｍの（Ｃｏ−１３Ｃｒ−１６Ｐｔ）８８ｍｏｌ％−（ＳｉＯ２）１２ｍｏｌ％｛Ｃｒ含有量１３ａｔ％、Ｐｔ含有量１６ａｔ％、残部Ｃｏの合金を８８ｍｏｌ％、ＳｉＯ２からなる酸化物を１２ｍｏｌ％｝の強磁性膜を積層した。
【００９８】
以上の方法で得られた磁気記録媒体について比較例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。
【００９９】
（比較例４−８）
反強磁性結合層５を表２に記載の材料に変えた他は、実施例１０と同様に磁気記録媒体を作成した。得られた磁気記録媒体について、実施例１０と同様の方法で特性を評価した。結果を表２に示す。
【０１００】
実施例１及び６と比較例１及び２の比較から、強磁性層と強誘電磁性層との間に反強磁性層を設けた方が著しくＳ／Ｎが大きく、ビットエラーレートが小さくなることが分る。これは、反強磁性結合により強誘電磁性層の磁化が見かけ上相殺され、磁気ノイズの影響が少なくなったためである。
【０１０１】
実施例１と実施例６の比較から、強誘電磁性層を強磁性層の下側に設ける方が、再生時に再生素子と記録層間の距離が短くなる分、良好な特性が得られることが分る。
【０１０２】
実施例１〜９の比較から、強誘電磁性層の厚さは１ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下であることが、より好ましいことが分る。
【０１０３】
実施例１０−２０と比較例４−８の比較から、強磁性層と強誘電磁性層が反強磁性で磁気的に結合されていることで著しくＳ／Ｎが大きく、ビットエラーレートが小さくなることが分る。これは、反強磁性結合により強誘電磁性層の磁化が見かけ上相殺され、磁気ノイズの影響が少なくなったためである。
【０１０４】
実施例２１−３５に示すように、強誘電磁性層として種々の材料を使用することができる。また、実施例３０と３４から強誘電磁性層の磁化と膜厚の積（ＭｓＴ）は０．０１以上あるほうが良好な特性が得られていることが分る。
【０１０５】
実施例３６−４０に示すように、密着層８と下地層３の間に裏打ち層２を設けることもできる。これにより良好なＳ／Ｎを大きくすることができる。また、実施例３６、３７と実施例３８−４０の比較から、裏打ち層を複数の軟磁性膜の積層とし、層間に非磁性層を設けることで反強磁性結合させた方が良好な特性が得られることが分る。
【０１０６】
実施例４１−４５に示すように、強磁性層として種々の磁性材料を使うことができる。
以上のように、強磁性層と強誘電磁性層との間にＡＦＣ層を設けることで、高密度記録に適した媒体が得られる。
【０１０７】
【表１】
2015018593.tif 000003
【０１０８】
【表２】
2015018593.tif 000004
【０１０９】
【表３】
2015018593.tif 000005
【０１１０】
【表４】
2015018593.tif 000006
【０１１１】
【表５】
2015018593.tif 000007
【符号の説明】
【０１１２】
１  非磁性基板
２  裏打ち層
３  下地層
４  強磁性層
５  反強磁性結合層
６  強誘電磁性層
７  保護層
８  密着層
１００  垂直記録媒体
１０１  媒体駆動部
１０２  記録再生ヘッド
１０３  ヘッド駆動部
１０４  記録再生信号処理系
【図１】
2015018593.tif 000008
【図２】
2015018593.tif 000009