(57)【要約】【課題】低ノイズ性能と被記録特性とを両立し、かつより一層の狭トラック化に対応可能な磁気記録媒体、及びその磁気記録媒体を用いた磁気記録装置を提供する。【解決手段】磁気記録媒体１０は、ガラス等からなる基板１１と、その基板１１上に積層された裏打層１２、中間層１３、記録層１４及び保護層１５とにより構成される。記録層１４は、第１の記録膜１４ａの上に第２の記録膜１４ｂを積層した構造を有し、第１の記録膜１４ａの磁気異方性をＫｕ１、異方性磁界をＨｋ１、膜厚をｔ１、飽和磁化をＭｓ１とし、第２の記録膜１４ｂの磁気異方性をＫｕ２、異方性磁界をＨｋ２、膜厚をｔ２、飽和磁化をＭｓ２としたときに、Ｋｕ２＜Ｋｕ１、Ｈｋ１＞Ｈｋ２、ｔ２・Ｍｓ２≧ｔ１・Ｍｓ１の関係を満足する。【選択図】図１
2008243316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
軟磁性材料を用いて前記基板上に形成された裏打層と、
非磁性材料を用いて前記裏打層の上に形成された中間層と、
前記中間層上に形成された第１の記録膜と該第１の記録膜上に形成された第２の記録膜とにより構成された記録層とを有し、
前記第１の記録膜の磁気異方性をＫｕ１、異方性磁界をＨｋ１、膜厚をｔ１、飽和磁化をＭｓ１とし、前記第２の記録膜の磁気異方性をＫｕ２、異方性磁界をＨｋ２、膜厚をｔ２、飽和磁化をＭｓ２としたときに、
Ｋｕ２＜Ｋｕ１、
Ｈｋ１＞Ｈｋ２、
ｔ２・Ｍｓ２≧ｔ１・Ｍｓ１
の関係を満足することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
前記第１及び第２の記録膜が強磁性結合し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】
前記第１の記録膜が、グラニュラ構造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４】
基板と、
軟磁性材料を用いて前記基板上に形成された裏打層と、
非磁性材料を用いて前記裏打層の上に形成された中間層と、
複数の記録膜を積層して構成され、前記中間層上に配置された記録層とを有し、
前記複数の記録膜のうち下からｉ番目（ｉは整数）の記録膜の磁気異方性をＫｕｉ、異方性磁界をＨｋｉ、膜厚をｔｉ、飽和磁化をＭｓｉとし、ｉ＋１番目の記録膜の磁気異方性をＫｕi+1、異方性磁界をＨｋi+1、膜厚をｔi+1、飽和磁化をＭｓi+1としたときに、
Ｋｕi+1＜Ｋｕi、
Ｈｋi＞Ｈｋi+1、
ｔi+1・Ｍｓi+1≧ｔｉ・Ｍｓi
の関係を満足することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項１又は請求項４に記載の磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対し情報の書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッドと、
前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対し相対的に移動させる移動手段と
を有することを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の磁性膜を積層して構成された記録層を有する垂直磁気記録方式の磁気記録媒体及びその磁気記録媒体を用いた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録装置（ハードディスクドライブ）は、コンピュータだけでなく、ハードディスクビデオレコーダ等の映像記録機器や携帯型音楽再生装置等にも使用されるようになった。それにともない、磁気記録装置のより一層の小型化及び大容量化が要求されている。
【０００３】
磁気記録装置の小型化及び大容量化を実現するためには、磁気記録媒体（磁気ディスク）の記録密度の向上が必須である。従来は、データを記録する記録層の磁化方向を面内方向とする面内磁気記録方式の記録媒体（以下、「面内磁気記録媒体」という）を用いた磁気記録装置が一般的であった。しかし、この種の磁気記録装置では、記録媒体の記録密度が高くなるのにともなって、熱エネルギーによりデータが消失するという現象が発生するようになった。この現象は熱揺らぎと呼ばれており、記録層を構成する磁性粒子の体積が小さくなるほど発生しやすくなることが知られている。
【０００４】
そこで、熱揺らぎに対する耐性（耐熱性）が高く、面内磁気記録媒体よりも更に高密度化が可能な垂直磁気記録方式の記録媒体（以下、「垂直磁気記録媒体という）を用いた磁気記録装置が開発され、実用化されている。垂直磁気記録媒体では、記録層の厚さ方向に延びた形状の磁性粒子を使用するので、面内磁気記録媒体に比べて記録層の表面における磁区の面積が小さくなり、記録密度のより一層の向上が可能となる。また、磁性粒子を過剰に微細化することなく記録密度の向上が可能となるので、熱揺らぎの発生を抑制することができる。
【０００５】
一般的に、垂直磁気記録媒体は、ガラス又はアルミニウム合金等により構成される非磁性基板と、この非磁性基板上に積層された裏打層、中間層、記録層及び保護層とにより構成されている。この種の垂直磁気記録媒体にデータを書き込むときには、書き込みヘッドとして単磁極ヘッドが使用される。単磁極ヘッドから放出された磁力線は、裏打層に向けて記録層を垂直方向に透過する。このとき、記録層を構成する磁性粒子が垂直方向に磁化される。
【０００６】
なお、本願と同一出願人による特許文献１には、Ｒｕ（ルテニウム）からなる非磁性層と、この非磁性層を挟んで反強磁性結合した第１及び第２の軟磁性膜とにより構成された裏打層を有し、かつ記録層がグラニュラ構造を有する第１の記録膜とＦｅ（鉄）及びＣｏ（コバルト）を含む合金からなる第２の記録膜との２層構造を有する垂直磁気記録媒体が開示されている。
【特許文献１】特開平２００６−３０９９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
垂直磁気記録媒体においても、例えば２００Ｇｂｉｔ／平方インチを超える記録密度を実現しようとすると、耐熱性及びＳ／Ｎ（信号とノイズとの比）をより一層向上させることが必要である。耐熱性を向上させるためには、記録層を磁気異方性（Ｋｕ）が高い材料により形成して磁性粒子の孤立化を促進することが有効であることが知られている。しかし、磁気異方性が高い材料により記録層を構成すると、磁気ヘッドで発生する記録磁界以上に記録層の飽和磁界が増大してしまうので、磁気記録媒体の被記録性（書き込み容易性）が低下し、その結果ノイズが増大してしまうという問題が発生する。
【０００８】
特許文献１に記載されているように、記録層を、グラニュラ構造の第１の記録膜とＣｏ合金からなる第２の記録膜とを積層した２層構造とすることにより、記録層の被記録性を向上させることができる。しかし、単に記録層をグラニュラ構造の第１の記録膜とＣｏ合金からなる第２の記録膜との２層構造としただけでは、第２の記録膜の厚さに対応する分だけ記録コア幅が広くなって、狭トラック化に対応できないという問題が発生する。
【０００９】
以上から、本発明の目的は、低ノイズ性能と被記録特性とを両立し、かつより一層の狭トラック化に対応可能な磁気記録媒体、及びその磁気記録媒体を用いた磁気記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によれば、基板と、軟磁性材料を用いて前記基板上に形成された裏打層と、非磁性材料を用いて前記裏打層の上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された第１の記録膜と該第１の記録膜上に形成された第２の記録膜とにより構成された記録層とを有し、前記第１の記録膜の磁気異方性をＫｕ１、異方性磁界をＨｋ１、膜厚をｔ１、飽和磁化をＭｓ１とし、前記第２の記録膜の磁気異方性をＫｕ２、異方性磁界をＨｋ２、膜厚をｔ２、飽和磁化をＭｓ２としたときに、Ｋｕ２＜Ｋｕ１、Ｈｋ１＞Ｈｋ２、ｔ２・Ｍｓ２≧ｔ１・Ｍｓ１の関係を満足することを特徴とする磁気記録媒体が提供される。
【００１１】
記録層が３以上の記録膜を積層して構成されている場合は、下からｉ番目（ｉは整数）の記録膜の磁気異方性をＫｕｉ、異方性磁界をＨｋｉ、膜厚をｔｉ、飽和磁化をＭｓｉとし、ｉ＋１番目の記録膜の磁気異方性をＫｕi+1、異方性磁界をＨｋi+1、膜厚をｔi+1、飽和磁化をＭｓi+1としたときに、Ｋｕi+1＜Ｋｕi、Ｈｋi＞Ｈｋi+1、ｔi+1・Ｍｓi+1≧ｔｉ・Ｍｓiの関係を満足すればよい。
【００１２】
本発明においては、記録層を構成する複数の記録膜の磁気特性が上記の関係を有するので、磁気記録媒体の被記録性及びＳ／Ｎを向上しつつ、狭トラック化に対応することができる。なお、異方性磁界Ｈｋは、磁気異方性をＫｕ、飽和磁化をＭｓとしたときに、Ｈｋ＝２Ｋｕ／Ｍｓにより算出される。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、上記した構造の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対し情報の書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対し相対的に移動させる移動手段とを有する磁気記録装置が提供される。
【００１４】
本発明に係る磁気記録装置は、上記の構造を有する磁気記録媒体を使用するので、従来に比べてより一層の高密度記録が可能となり、装置の小型化及び大容量化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る磁気記録媒体を示す模式断面図である。
【００１７】
この図１に示すように、本実施形態に係る磁気記録媒体１０は、基板１１と、この基板１１上に積層された裏打層１２、中間層１３、記録層１４及び保護層１５とにより構成されている。
【００１８】
基板１１は例えば直径が２．５インチの円盤状であり、アルミニウム合金、ガラス、シリコン基板又はプラスチック板等の非磁性材料により形成されている。但し、基板１１には、機械的強度がある程度高く、表面が平滑であることが要求される。
【００１９】
裏打層１２は、基板１１上に第１の軟磁性膜１２ａ、非磁性膜１２ｂ及び第２の軟磁性膜１２ｃをこの順で積層して形成される。第１及び第２の軟磁性膜１２ａ，１２ｃは例えばＣｏＮｂＺｒにより構成され、非磁性膜１２ｂは例えばＲｕにより構成される。第１及び第２の軟磁性膜１２ａ，１２ｃは非磁性膜１２ｂを挟んで反強磁性結合し、第１及び第２の軟磁性膜１２ａ，１２ｃで発生する磁束が裏打層１２内で還流して、磁気ヘッド側に漏れることが抑制される。これにより、裏打層１２で発生する磁束に起因するスパイクノイズが低減される。
【００２０】
なお、第１及び第２の軟磁性膜１２ａ，１２ｂは、上述したＣｏＮｂＺｒ以外にも、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）及びＮｉ（ニッケル）のうちの１種以上の元素と、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔａ（タリウム）、Ｃ（カーボン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｓｉ（シリコン）及びＢ（ホウ素）のうちの１種以上の元素とを含むアモルファス又は微結晶構造の合金により形成してもよい。そのような合金としては、例えば、ＣｏＮｂＴａ、ＦｅＣｏＢ、ＮｉＦｅＳｉＢ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＣ及びＦｅＨｆＣ等がある。
【００２１】
また、非磁性膜１２ｂは、Ｒｕ以外の非磁性材料、例えばＲｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）又はＣｕ（銅）等により形成してもよい。但し、非磁性膜１２ｂは、第１及び第２の軟磁性膜１２ａ，１２ｂが反強磁性結合する厚さに形成することが必要である。
【００２２】
更に、本実施形態では、上述したように第１の軟磁性膜１２ａ、非磁性膜１２ｂ及び第２の軟磁性膜１２ｃを積層した構造の裏打層１２を用いているが、裏打層１２は上記の構造に限定されるものではなく、例えば単層構造の裏打層１２を用いてもよい。
【００２３】
裏打層１２の上には中間層１３が形成されている。本実施形態では、中間層１３が、厚さが３ｎｍのＴａ膜１３ａと、厚さが５ｎｍのＮｉＦｅＣｒ膜１３ｂと、厚さが１５ｎｍのＲｕ膜１３ｃとにより構成されているものとする。この中間層１３は、裏打層１２と記録層１４との間の磁性結合を分断するとともに、記録層１４の結晶性を制御するために設けられている。
【００２４】
中間層１３の上には記録層１４が形成されている。ここでは、記録層１４が、例えばＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2からなるグラニュラ構造の第１の記録膜１４ａと、ＮｉＦｅ−ＳｉＯ2からなる第２の記録膜１４ｂとにより構成されているものとする。これらの第１及び第２の記録膜１４ａ，１４ｂはいずれも垂直磁気異方性を有し、フェロカップリング（強磁性結合）している。
【００２５】
なお、第１及び第２の記録膜１４ａ，１４ｂは、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉのうちの少なくとも１種の元素を含む磁性材料により形成することができる。また、第１及び第２の記録膜１４ａ，１４ｂに、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｓｉ及びＴｉのうちの少なくとも１種の元素又はその酸化物を含んでいてもよい。
【００２６】
本実施形態では、第１の記録膜１４ａの磁気異方性をＫｕ１、異方性磁界をＨｋ１、膜厚をｔ１、飽和磁化をＭｓ１とし、第２の記録膜１４ｂの磁気異方性をＫｕ２、異方性磁界をＨｋ２、膜厚をｔ２、飽和磁化をＭｓ２としたときに、下記（１）式の関係を満たすことが必須である。
【００２７】
【数１】
2008243316.tif 000003
【００２８】
なお、記録層１４を、３層以上記録膜を積層した構造としてもよい。その場合、下からｉ番目（ｉは整数）の記録膜の磁気異方性をＫｕi、異方性磁界をＨｋi、膜厚をｔi、飽和磁化をＭｓiとし、ｉ＋１番目の記録膜の磁気異方性をＫｕi+1、異方性磁界をＨｋi+1、膜厚をｔi+1、飽和磁化をＭｓi+1としたときに、下記（２）式の関係を満たすことが必要である。
【００２９】
【数２】
2008243316.tif 000004
【００３０】
保護層１５は、例えば厚さが３ｎｍのＣＮ膜により構成されている。保護層１５の上には、潤滑剤を塗布した潤滑層（図示せず）が形成されている。なお、保護層１５及び潤滑層は必要に応じて形成すればよく、本発明において必須の構成要件ではない。
【００３１】
本実施形態においては、上述したように記録層１４を構成する第１及び第２の記録膜１４ａ，１４ｂの磁気特性が（１）式又は（２）式に示す関係を有しているので、磁気記録媒体１０の被記録性及びＳ／Ｎを向上しつつ、狭トラック化に対応することが可能となる。
【００３２】
（考察１）
以下、種々の条件で磁気記録媒体を実際に製造し、その特性を調べた結果について説明する。
【００３３】
まず、基板１１として、ガラス基板を用意した。そして、スパッタ法を使用して、この基板１１の上に、裏打層１２、中間層１３、記録層１４及び保護層１５を連続的に形成した。スパッタ時にはいずれもチャンバ内をＡｒ（アルゴン）ガス雰囲気とし、形成する膜に応じてＡｒガス圧及びスパッタ電力を適宜調整した。
【００３４】
すなわち、最初に、基板（ガラス基板）１１の上に第１の軟磁性膜１２ａとしてＣｏＮｂＺｒ膜を２５ｎｍの厚さに形成した。このＣｏＮｂＺｒ膜形成時のＡｒガス圧は０．５Ｐａ、スパッタ電力は１ｋＷとした。その後、第１の軟磁性膜１２ａの上に非磁性膜１２ｂとしてＲｕ膜を０．８ｎｍの厚さに形成した。続いて、非磁性膜１２ｂの上に、第２の軟磁性膜１２ｃとしてＣｏＮｂＺｒ膜を２５ｎｍの厚さに形成した。このようにして、第１の軟磁性層１２ａ、非磁性層１２ｂ及び第２の軟磁性層１２ｃの積層構造の裏打層１２が形成された。
【００３５】
次に、裏打層１２の上にＴａ膜１３ａを３ｎｍの厚さに形成した。このＴａ膜１３ａ形成時のＡｒガス圧力は０．５Ｐａ、スパッタ電力は０．４ｋＷとした。その後、Ｔａ膜１３ａの上に、ＮｉＦｅＣｒ膜１３ｂを５ｎｍの厚さに形成した。このＮｉＦｅＣｒ膜１３ｂ形成時のＡｒガス圧は０．５Ｐａ、スパッタ電力は０．１ｋＷとした。続いて、ＮｉＦｅＣｒ膜１３ｂの上にＲｕ膜１３ｃを１５ｎｍの厚さに形成した。このＲｕ膜１３ｃ形成時のＡｒガス圧は０．７５〜４．０Ｐａとした。このようにして、裏打層１２の上に、Ｔａ膜１３ａ、ＮｉＦｅＣｒ膜１３ｂ及びＲｕ膜１３ｃからなる積層構造の中間層１３が形成された。
【００３６】
次に、中間層１３の上に、第１の記録膜１４ａとして、グラニュラ構造のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2膜を１１ｎｍの厚さに形成した。このＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2膜は、Ａｒガス雰囲気中でＣｏＣｒＰｔ及びＳｉＯ2により構成されるターゲットをスパッタリングすることにより形成した。ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2膜形成時のＡｒガス圧は４Ｐａ、スパッタ電力は０．４ｋＷとした。これにより、非磁性体（ＳｉＯ2）中にＣｏＣｒＰｔからなる磁性粒子が分散した構造（グラニュラ構造）の第１の記録膜１４ａが形成された。
【００３７】
その後、第１の記録膜１４ａの上に、第２の記録膜１４ｂとして、ＦｅＮｉ膜を形成した。このＦｅＮｉ膜形成時のＡｒガス圧は４．０Ｐａ、スパッタ電力は４ｋＷとした。ここでは、ＦｅＮｉ膜の厚さが１０ｎｍのもの（実験例１）と、１５ｎｍのもの（実験例２）とを作成した。このようにして、第１及び第２の記録膜１４ａ，１４ｂの積層構造の記録層１４が形成された。
【００３８】
次いで、記録層１４の上に保護層１５としてＣＮ膜を３ｎｍの厚さに形成した。これらの工程において、各層の成膜は真空を破ることなく連続して行った。
【００３９】
一方、実験例３として、第２の記録膜１４ｂがない以外は上記実験例１，２と同様にして、磁気記録媒体を形成した。
【００４０】
実験例１〜３の第１及び第２の記録膜１４ａ，１４ｂの磁気異方性Ｋｕ１，Ｋｕ２、異方性磁界Ｈｋ１，Ｈｋ２、飽和磁化Ｍｓ１，Ｍｓ２、膜厚ｔ、及び膜厚と飽和磁化との積ｔ１・Ｍｓ１，ｔ２・Ｍｓ２の値を図２にまとめて示す。この図２からわかるように、実験例１，２は（１）式の関係を満足し、本願発明に係る実施例である。一方、第２の記録膜がない実験例３は本願発明から外れる比較例である。
【００４１】
図３は、実験例１〜３の磁気記録媒体の磁化曲線を調べた結果を示す図である。また、図４は実験例１〜３の磁気特性（保磁力Ｈｃ、核形成磁界Ｈｎ及び飽和磁界Ｈｓ）を調べた結果を示す図である。図４に示すように、記録層が第１の記録膜のみからなる実験例３の保磁力Ｈｃが５．４ｋＯｅと高いのに対し、第２の記録膜を有する実験例１，２の保磁力Ｈｃは２．０〜２．３ｋＯｅと低い。このことから、グラニュラ構造の第１の記録膜１４ａの上に、ＦｅＮｉ膜（第２の記録膜１４ｂ）を形成することにより、磁気記録媒体への書き込みに必要な記録磁界を低減でき、被記録性が向上することが確認された。
【００４２】
（考察２）
図５は、第１の記録膜及び第２の記録膜に使用可能と思われる磁気材料の例とそれらの結晶構造及び磁気特性とを示す図である。この図５の飽和磁化Ｍｓ及び磁気異方性Ｋｕの欄において括弧内の数字はＳｉＯ2を含む膜の場合の飽和磁化Ｍｓ又は磁気異方性Ｋｕの値（膜値）を示し、括弧外の数字はＳｉＯ2を含まない場合の飽和磁化Ｍｓ又は磁気異方性Ｋｕの値（コア値）を示している。なお、コア値換算時の体積分率は０．７としている。また、交換定数Ａは、ＣｏＰｔからの推定値である。更に、ハード層は第１の記録膜１４ａとなる材料を示し、ソフト層は第２の記録膜１４ｂとなる材料を示している。ここで、例えばＣｏＣｒＰｔ１１−２１−９ＳｉＯ2と表記した場合は、ＣｏＣｒＰｔにおけるＣｒ含有率が１１ａｔ％、Ｐｔ含有率が２１ａｔ％、残部がＣｏであり、かつ材料全体におけるＳｉＯ2の含有率が９ｍｏｌ％であることを示している。更にまた、結晶構造の欄のｈｃｐは六方最密（hexagonal close-packed lattice）を示し、ｆｃｃは面心立方（face-centered cubic lattice）を示している。
【００４３】
ところで、発明者等の実験結果から、第２の記録膜１４ｂとしてＦｅＮｉ−ＳｉＯ2膜を用いたときの保磁力をコア値（ＦｅＮｉのみの磁気特性の値）を用いて計算すると実験値と一致せず、ＦｅＮｉ−ＳｉＯ2が十分な孤立化をしていないと仮定して膜値（ＦｅＮｉ−ＳｉＯ2膜の磁気特性の値）を用いて保磁力を計算すると、実験値とほぼ一致することが判明している。一方、第１の記録膜１４ａはグラニュラ構造となるように形成され、その場合はコア値を用いると実験結果と一致する。従って、図５において、第１の記録膜１４ａをＳｉＯ2を含む材料により形成した場合はコア値を採用し、第２の記録膜１４ｂをＳｉＯ2を含む材料により形成た場合は膜値を採用する。
【００４４】
ここでは、第１の記録膜１４ａをＣｏＣｒＰｔ１１−２１−９−により形成するものとする。そして、第２の記録膜１４ｂを、以下の第１〜第３グループの材料により形成するものとする。
（第１グループ）
磁気異方性Ｋｕがほぼ０である材料、ＦｅＮｉ及びＣｏＮｉ５。
（第２グループ）
磁気異方性Ｋｕが第１の記録膜１４ａ（ここではＣｏＣｒＰｔ１１−２１−９ＳｉＯ2）の磁気異方性のおおよそ０．２５倍である材料、ＣｏＣｒ２０及びＣｏＣｒＰｔ２０−１５。
（第３グループ）
磁気異方性Ｋｕが第１の記録膜１４ａの磁気異方性と殆ど同じである材料、ＣｏＣｕ５。
【００４５】
これらの第１〜第３グループの材料について、下記（３）式を用いて記録層１４の保磁力Ｈｃの低減効果を見積もった。
【００４６】
【数３】
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【００４７】
但し、Ｋhardは第１の記録膜１４ａの磁気異方性、Ｍhardは第１の記録膜１４ａの飽和磁化である。また、εK＝Ｋｕ２／Ｋｕ１（Ｋｕ１は第１の記録膜の磁気異方性、Ｋｕ２は第２の記録膜の磁気異方性）、εM＝Ｍｓ２／Ｍｓ１（Ｍｓ１は第１の記録膜の飽和磁化、Ｍｓ２は第２の記録膜の飽和磁化）であり、εAは第１の記録膜１４ａ及び第２の記録膜１４ｂの交換結合定数の比である。ここでは、εA＝１と仮定している。
【００４８】
その結果、第２の記録膜１４ｂを第１グループの材料で形成した場合は、記録層１４の保磁力Ｈｃは第１の記録膜１４ａのみの場合の０．４０倍（ＣｏＮｉ５の場合）〜０．４４倍（ＦｅＮｉの場合）となることが判明した。
【００４９】
同様に、第２の記録膜１４ｂを第２グループの材料で形成した場合は、記録層１４の保磁力Ｈｃは第１の記録膜１４ａのみの場合の０．４１倍（ＣｏＣｒＰｔ２０−１５の場合）〜０．４５倍（ＣｏＣｒ２０の場合）となることが判明した。
【００５０】
更に、第２の記録膜１４ｂを第３グループの材料で形成した場合は、記録層１４の保磁力Ｈｃは第１の記録膜１４ａのみの場合の０．０３倍（ＣｏＣｕ５）となることが判明した。
【００５１】
図６は、横軸にＥKratio（＝第２の記録膜１４ｂの磁気異方性Ｋｕ２／第１の記録膜１４ａの磁気異方性Ｋｕ１）をとり、縦軸にＨｃratioをとって、各グループの磁性材料による記録層１４の保磁力低減効果を示す図である。ここで、Ｈｃratioは、Ｈｃratio＝（１−εK）／（１＋√（εM・εA））である。
【００５２】
この図６から、第１及び第２グループの磁性材料により第２の記録膜１４ｂを形成した場合は、Ｈｃratioの値は約０．４となり、保磁力低減効果が得られることがわかる。また、第３グループの磁性材料により第２の記録膜１４ｂを形成した場合は、Ｈｃratioの値は約０．０３となり、保磁力低減効果が大きいことがわかる。
【００５３】
図７は、第２の記録膜１４ｂとしてＣｏＮｉ膜を種々の膜厚で形成した場合の磁化曲線を示す図である。この図７に示すように、第２の記録膜１４ｂとしてＣｏＮｉ膜を形成した場合は、膜厚を増大することで記録層１４の保磁力Ｈｃを低減する効果が得られる。しかし、飽和磁界Ｈｓに関しては保磁力Ｈｃと同様の低減効果を確認することができなかった。また、ＣｏＮｉの膜厚によっては第１の記録膜１４ａのみのときよりも飽和磁界Ｈｓが高くなってしまい、記録磁界の低減効果が期待できないことがあることがわかった。この場合、振動試料型磁束計（ＶＳＭ）で確認したところ、主に反磁界の効果によりＣｏＮｉ（Ｃｕ）が厚くなるのにしたがい、膜表面側の磁化が面内磁化になってしまっているためであることが判明した。従って、第２の記録膜１４ｂをＣｏＮｉにより形成する場合は、膜表面側の磁化が面内磁化とならない最適膜厚が存在することが示された。
【００５４】
図８は、横軸に第２の記録膜１４ｂの膜厚をとり、縦軸に記録層１４の保磁力Ｈｃをとって、第２の記録膜１４ｂをＣｏＮｉにより形成したとき、及びＣｏＣｕにより形成したときの磁化曲線を示す図である。この図８に示すように、第２の記録膜１４ｂの材料としてＣｏＣｕを用いると、膜厚が０．４ｎｍのときの保磁力Ｈｃの値がＣｏＮｉを用いたときに比べて小さくなる。
【００５５】
図５にリストアップした材料に関しては、第２の記録膜１４ｂの材料として、磁気異方性Ｋｕ及び飽和磁化Ｍｓの値が大きいＣｏＣｕが有用であり、上述したように記録層１４の保磁力Ｈｃを約０．０３倍に低減することができる。ＣｏＣｕ材料以外の材料では、保磁力Ｈｃの低減効果は約０．４倍が限界である。
【００５６】
なお、第１の記録膜１４ａの磁気異方性Ｋｕ１が第２の記録膜１４ｂの磁気異方性Ｋｕ２以下の場合（Ｋｕ１≦Ｋｕ２）、又は第１の記録膜１４ａの異方性磁界Ｈｋ１が第２の記録膜１４ｂの異方性磁界Ｈｋ２の異方性磁界以下の場合（Ｈｋ２≧Ｈｋ１）は、前述した式（３）のεKが１以上（εK≧１）となり、記録磁界の低減率が低くなる。
【００５７】
また、第１の記録膜１４ａの膜厚ｔ１と飽和磁化Ｍｓ１との積が第２の記録膜１４ｂの膜厚ｔ２と飽和磁化Ｍｓ２との積よりも大きい場合（ｔ２・Ｍｓ２＜ｔ１・Ｍｓ１）は、（３）式のεMの値が小さくなり、その結果保磁力Ｈｃの低減率は減少する。
【００５８】
更に、当然ではあるが、第１の記録膜と第２の記録膜とが同一の材料の場合は、第２の記録膜による記録磁界を低減する効果を得ることはできない。
【００５９】
（考察３）
記録層１４がＮ層（但し、Ｎは２以上の任意の整数）の記録膜を積層して形成されている場合、記録磁界を低減するためには下記（４）式の関係を満足することが必要である。但し、ｉは１からＮ−１までの間の任意の整数であり、Ｋｕiは下からｉ番目の記録膜の磁気異方性、Ｈｋiは下からｉ番目の記録膜の異方性磁界、ｔiは下からｉ番目の記録膜の膜厚、Ｍｓiは下からｉ番目の記録膜の飽和磁化である。
【００６０】
【数４】
2008243316.tif 000006
【００６１】
ここでは、図９に示すように、磁気記録媒体２０の記録層１４が、第１の記録膜１４ａ、第２の記録膜１４ｂ及び第３の記録膜１４ｃの３層構造を有するものとする。なお、図９において、図１と同一物には同一符号を付している。また、第１の記録膜１４ａは、ＣｏＣｒＰｔ−１１−２１−９ＳｉＯ2により形成されているものとする。
【００６２】
なお、下からｍ番目の記録膜の磁気異方定数Ｋmを、Ｋm＝（ｍ−１）Ｋhard（Ｎ−１  ）とすると、記録層１４の保磁力Ｈｃは下記（５）式に示すようになる。但し、εA＝１、εM＝１と仮定する。ここで、Ｍsoftはｍ番目の記録膜の飽和磁化、Ｋhardは最下層の記録膜の磁気異方性定数である。
【００６３】
【数５】
2008243316.tif 000007
【００６４】
第２及び第３の記録膜１４ｂ，１４ｃの磁気異方性Ｋｕの平均値（実行平均値）は、第２の記録膜１４ｂの磁気異方性Ｋｕ２の値と第３の記録膜１４ｃの磁気異方性Ｋｕ３の値との間にあると考えることができる。これと同様に、第２及び第３の記録膜１４ｂ，１４ｃの飽和磁化Ｍｓの平均値（実行平均値）は、第２の記録膜１４ｂの飽和磁化Ｍｓ２の値と第３の記録膜１４ｃの飽和磁化Ｍｓ３の値との間にあると考えることができる。従って、第２及び第３の記録膜１４ｂ，１４ｃによる記録磁界の低減効果は、第２の記録膜１４ｂのみの場合と第３の記録膜１４ｃのみの場合との中間（第３の記録膜＞第２及び第３の記録膜＞第２の記録膜）となる。
【００６５】
上記の関係から、第１の記録膜１４ａの上に第３の記録膜１４ｃのみを形成することが考えられる。しかし、その場合はある程度の膜厚が必要となる。図１０は、第１の記録膜１４ａの上に第２の記録膜１４ｂのみを形成したとき、第３の記録膜１４ｃのみを形成したとき、及び第２の記録膜１４ｂと第３の記録膜１４ｃとを形成したときの記録層の厚さとオーバーライト（ＯＷ）との関係を示す図である。ここでは、第１の記録膜１４ａとしてグラニュラ構造のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2膜を形成し、第２の記録膜１４ｂとしてＣｏＣｕ膜を形成し、第３の記録膜１４ｃとしてＣｏＣｒＰｔＢ膜を形成した。第２の記録膜１４ｂと第３の記録膜１４ｃとの膜厚比は１：３である。
【００６６】
この図１０に示すように、記録層１４を３層構造とすることにより、２層構造のときに比べてより良好なオーバーライト特性を得ることができる。従って、記録層１４の厚さが同じであれば、多層化による記録磁界低減効果は大きい。この場合、２層構造に比べて３層構造のほうが保磁力Ｈｃ低減には有効である。
【００６７】
実験例４として、第２の記録膜１４ｂをＣｏＣｕにより形成し、第３の記録膜１４ｃをＣｏＣｒＰｔＢにより形成した磁気記録媒体を用意した。また、実験例５として、第２の記録膜１４ｂをＣｏＣｒＰｔＢにより形成し、第３の記録膜１４ｃをＣｏＣｕにより形成した磁気記録媒体を用意した。第２の記録膜１４ｂと第３の記録膜１４ｃの膜厚比は同じである。また、第１の記録膜１４ａはいずれもＣｏＣｔＰｒ−ＳｉＯ2により形成した。実験例４は前述の（４）式の関係を満足する本願発明に係る実施例であり、実験例５は（４）式の関係を満足せず、本願発明から外れる比較例である。
【００６８】
これらの実験例４，５の磁気記録媒体の媒体ノイズ及びＳ／Ｎを調べた。その結果、実験例４の磁気記録媒体に比べて実験例５の磁気記録媒体のほうが媒体ノイズ（Ｎｍ）が約５％増大し、Ｓ／Ｎｍが劣化した。
【００６９】
（磁気記録装置）
図１１は、本発明の実施例に係る磁気記録装置を示す平面図である。
【００７０】
磁気記録装置５０は、その筐体内に、円盤状の磁気記録媒体（磁気ディスク）５１と、磁気記録媒体５１を回転させるスピンドルモータ（図示せず）と、データの書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッド５２と、磁気ヘッド５２を保持するサスペンション５３と、サスペンション５３を磁気ディスク５１の半径方向に駆動制御するアクチュエータ５４と、スピンドルモータ及びアクチュエータ５４を駆動制御するとともに磁気ヘッド５２を介して磁気記録媒体５１に対し情報の書き込み及び読み出しを行う電子回路５５とを有している。
【００７１】
磁気記録媒体５１は、図１又は図９に示す構造を有している。また、磁気ヘッド５２には、データの書き込みに使用される書き込みヘッドと、データの読み出しに使用される読み出しヘッドとが設けられている。
【００７２】
このように構成された本実施形態に係る磁気記録装置において、スピンドルモータにより磁気記録媒体５１が高速で回転すると、磁気記録媒体５１の回転によって生じる空気流により、磁気ヘッド５２は磁気記録媒体５１から若干浮上する。アクチュエータにより磁気ヘッド５２が磁気記録媒体５１の半径方向に移動し、磁気記録媒体５１に対してデータの書き込み又は読み出しが行われる。
【００７３】
本実施形態の磁気記録装置は、磁気記録媒体５１として図１又は図９に示す構造のものを使用しているので、データを高密度に記録することができる。これにより、磁気記録装置のより一層の小型化及び大容量化に対応することができる。
【００７４】
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。
【００７５】
（付記１）基板と、
軟磁性材料を用いて前記基板上に形成された裏打層と、
非磁性材料を用いて前記裏打層の上に形成された中間層と、
前記中間層上に形成された第１の記録膜と該第１の記録膜上に形成された第２の記録膜とにより構成された記録層とを有し、
前記第１の記録膜の磁気異方性をＫｕ１、異方性磁界をＨｋ１、膜厚をｔ１、飽和磁化をＭｓ１とし、前記第２の記録膜の磁気異方性をＫｕ２、異方性磁界をＨｋ２、膜厚をｔ２、飽和磁化をＭｓ２としたときに、
Ｋｕ２＜Ｋｕ１、
Ｈｋ１＞Ｈｋ２、
ｔ２・Ｍｓ２≧ｔ１・Ｍｓ１
の関係を満足することを特徴とする磁気記録媒体。
【００７６】
（付記２）前記第１及び第２の記録膜が強磁性結合していることを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【００７７】
（付記３）前記第１及び第２の記録膜が、いずれもＣｏ、Ｆｅ及びＮｉのうちの少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【００７８】
（付記４）前記第１及び第２の記録膜が、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｓｉ及びＴｉのうちの少なくとも１種の元素又はその酸化物を含むことを特徴とする付記３に記載の磁気記録媒体。
【００７９】
（付記５）前記第１の記録膜が、グラニュラ構造を有することを特徴とする付記１に記載の磁気記録媒体。
【００８０】
（付記６）基板と、
軟磁性材料を用いて前記基板上に形成された裏打層と、
非磁性材料を用いて前記裏打層の上に形成された中間層と、
複数の記録膜を積層して構成され、前記中間層上に配置された記録層とを有し、
前記複数の記録膜のうち下からｉ番目（ｉは整数）の記録膜の磁気異方性をＫｕｉ、異方性磁界をＨｋｉ、膜厚をｔｉ、飽和磁化をＭｓｉとし、ｉ＋１番目の記録膜の磁気異方性をＫｕi+1、異方性磁界をＨｋi+1、膜厚をｔi+1、飽和磁化をＭｓi+1としたときに、
Ｋｕi+1＜Ｋｕi、
Ｈｋi＞Ｈｋi+1、
ｔi+1・Ｍｓi+1≧ｔｉ・Ｍｓi
の関係を満足することを特徴とする磁気記録媒体。
【００８１】
（付記７）前記複数の記録膜が強磁性結合していることを特徴とする付記６に記載の磁気記録媒体。
【００８２】
（付記８）前記複数の記録膜が、いずれもＣｏ、Ｆｅ及びＮｉのうちの少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする付記６に記載の磁気記録媒体。
【００８３】
（付記９）前記複数の記録膜が、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｓｉ及びＴｉのうちの少なくとも１種の元素又はその酸化物を含むことを特徴とする付記８に記載の磁気記録媒体。
【００８４】
（付記１０）前記複数の記録膜のうちの少なくとも最下層の記録膜が、グラニュラ構造を有することを特徴とする付記６に記載の磁気記録媒体。
【００８５】
（付記１１）付記１又は付記６に記載の磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対し情報の書き込み及び読み出しを行う磁気ヘッドと、
前記磁気記録媒体を前記磁気ヘッドに対し相対的に移動させる移動手段と
を有することを特徴とする磁気記録装置。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る磁気記録層が２層構造の磁気記録媒体を示す模式断面図である。
【図２】図２は、第１及び第２の記録膜の磁気特性を示す図である。
【図３】図３は、実験例１〜３の磁気記録媒体の磁化曲線を調べた結果を示す図である。
【図４】図４は、実験例１〜３の磁気記録媒体の磁気特性を調べた結果を示す図である。
【図５】図５は、第１の記録膜及び第２の記録膜に使用可能と思われる磁気材料の例とそれらの結晶構造及び磁気特性とを示す図である。
【図６】図６は、各グループの磁性材料による記録層の保磁力低減効果を示す図である。
【図７】図７は、第２の記録膜としてＣｏＮｉ膜を種々の膜厚で形成した場合の磁化曲線を示す図である。
【図８】図８は、第２の記録膜をＣｏＮｉにより形成したとき、及びＣｏＣｕにより形成したときの磁化曲線を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る磁気記録層が３層構造の磁気記録媒体を示す模式断面図である。
【図１０】図１０は、第１の記録膜の上に第２の記録膜のみを形成したとき、第３の記録膜のみを形成したとき、及び第２の記録膜と第３の記録膜とを形成したときの記録層の厚さとオーバーライト（ＯＷ）との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例に係る磁気記録装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０，２０…磁気記録媒体、
１１…基板、
１２…裏打層、
１２ａ…第１の軟磁性膜、
１２ｂ…非磁性膜、
１２ｃ…第２の軟磁性膜、
１３…中間層、
１３ａ…Ｔａ膜、
１３ｂ…ＮｉＦｅＣｒ膜、
１３ｃ…Ｒｕ膜、
１４…記録層、
１４ａ…第１の記録膜、
１４ｂ…第２の記録膜、
１４ｃ…第３の記録膜、
５０…磁気記録装置、
５１…磁気記録媒体、
５２…磁気ヘッド、
５３…サスペンション、
５４…アクチュエータ、
５５…電子回路。
【図１】
2008243316.tif 000008
【図２】
2008243316.tif 000009
【図３】
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【図４】
2008243316.tif 000011
【図５】
2008243316.tif 000012
【図６】
2008243316.tif 000013
【図７】
2008243316.tif 000014
【図８】
2008243316.tif 000015
【図９】
2008243316.tif 000016
【図１０】
2008243316.tif 000017
【図１１】
2008243316.tif 000018