(57)【要約】【課題】磁気異方性定数Ｋｕの高い磁性材料を提供する。【解決手段】Ｐｔを４０ａｔ％〜６０ａｔ％の範囲内で含み、３ｄ遷移金属元素を２種類以上含み、３ｄ遷移金属元素の合計の含有量が６０ａｔ％〜４０ａｔ％の範囲内であり、３ｄ遷移金属元素中の、各元素の価電子数の平均が、含有比率による平均で７．５〜９の範囲内である磁性合金とする。また、下記式から得られる規則度Ｓを、０．５〜１の範囲内とする。Ｓ＝［｛Ｆ（００２）２／Ｆ（００１）２｝×｛Ｌ（００２）／Ｌ（００１）｝×｛Ａ（００２）／Ａ（００１）｝×｛Ｉ（００１）／Ｉ（００２）｝］１／２式中の、Ｆ（面方位）、Ｌ（面方位）、Ａ（面方位）、Ｉ（面方位）は、それぞれ各面方位における磁性合金の、構造因子、ローレンツ因子、吸収因子、Ｘ線回折（θ／２θ）による積分強度を示す。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐｔを４０ａｔ％〜６０ａｔ％の範囲内で含み、３ｄ遷移金属元素を２種類以上含み、３ｄ遷移金属元素の合計の含有量が６０ａｔ％〜４０ａｔ％の範囲内であり、３ｄ遷移金属元素中の、各元素の価電子数の平均が、含有比率による平均で７．５〜９の範囲内であることを特徴とする磁性合金。
【請求項２】
下記式（１）から得られる規則度Ｓが、０．５〜１の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の磁性合金。
Ｓ＝［｛Ｆ（００２）２／Ｆ（００１）２｝×｛Ｌ（００２）／Ｌ（００１）｝×｛Ａ（００２）／Ａ（００１）｝×｛Ｉ（００１）／Ｉ（００２）｝］１／２　・・・　式（１）
式（１）中の、Ｆ（面方位）、Ｌ（面方位）、Ａ（面方位）、Ｉ（面方位）は、それぞれ各面方位における磁性合金の、構造因子、ローレンツ因子、吸収因子、Ｘ線回折（θ／２θ）による積分強度を示す。
【請求項３】
磁気異方性定数Ｋｕが、８×１０５Ｊ／Ｋ〜２×１０７Ｊ／Ｋの範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁性合金。
【請求項４】
基板上に、軟磁性層、垂直磁性層、保護層を含む磁気記録媒体において、垂直磁性層が請求項１〜３の何れか１項に記載の磁性合金を含むことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性合金、磁気記録媒体、および磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録再生装置の１種であるハードディスク装置（ＨＤＤ）は、現在その記録密度が年率６０％以上で増えており今後もその傾向は続くと言われている。その為に高記録密度に適した磁気記録用ヘッドの開発、磁気記録媒体の開発が進められている。
【０００３】
現在、市販されている磁気記録再生装置に搭載されている磁気記録媒体は、主に、磁性膜内の磁化容易軸が基板に対して水平に配向した面内磁気記録媒体である。ここで磁化容易軸とは、磁化の向き易い軸のことであり、Ｃｏ基合金の場合、Ｃｏのｈｃｐ構造の、ｃ軸方向のことである。
【０００４】
このような面内磁気記録媒体では、高記録密度化すると記録ビットの、１ビットあたりの磁性層の体積が小さくなりすぎ、熱揺らぎ効果により記録再生特性が悪化する可能性がある。また、高記録密度化した際に、記録ビット間の境界領域で発生する反磁界の影響により媒体ノイズが増加する傾向がある。
【０００５】
これに対し、磁性膜内の磁化容易軸が主に垂直に配向した、いわゆる垂直磁気記録媒体は、高記録密度化した際にも、記録ビット間の境界領域における反磁界の影響が小さく、鮮明なビット境界が形成されるため、ノイズの増加が抑えられる。しかも、高記録密度化に伴う記録ビット体積の減少が少なくてすむため、熱揺らぎ効果にも強い。そこで、近年大きな注目を集めており、垂直磁気記録に適した媒体の構造が提案されている。
【０００６】
例えば、特許２６１５８４７号公報では、垂直磁性層をＣｏ含有量の少ない磁性材料、Ｃｏ含有量の多い磁性材料の順で連続して積層した構造とすることが提案されている。同様な手法として特許３０１１９１８号公報では、基板側に近い下層側の磁性層の材料よりも、相対的にＣｏ含有量が多く、飽和磁化（Ｍｓ）および磁気異方性定数（Ｋｕ）が大きい磁性材料を上層として積層させることにより、記録再生特性の向上と熱揺らぎ特性とを両立させることが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
磁気記録媒体の更なる高記録密度化が要望に対して、垂直磁性層に対する書きこみ能力に優れている単磁極ヘッドを用いることが検討されている。そのようなヘッドに対応するために、記録層である垂直磁性層と基板との間に、裏打ち層と称される軟磁性材料からなる層を設けることにより、単磁極ヘッドと、磁気記録媒体の間の、磁束の出入りの効率を向上させた磁気記録媒体が提案されている。
【０００８】
しかしながら、上記のように単に裏打ち層を設けた磁気記録媒体を用いた場合では、記録再生時の記録再生特性や、熱揺らぎ耐性、記録分解能において満足できるものではなく、これら特性に優れる磁気記録媒体が要望されていた。
【０００９】
とりわけ垂直磁性層に用いられる磁性合金としては、熱揺らぎ耐性を高めるため、磁気異方性定数（Ｋｕ）が大きい磁性合金が求められている。即ち、記録再生特性向上の為、磁化容易軸方向が膜面垂直方向に配向しなければならない為である。
【００１０】
その為には、下地層格子間隔と磁性層原子の格子間隔が揃い容易軸方向が膜面垂直方向に向いたエピタキシャル成長を誘起する必要がある。また記録再生波形の低のノイズ化の為、個々の磁性粒子を磁気的に分離する必要があり、磁性粒子界面に偏析させる元素と磁性元素とは互いに混ざり難い材料を選択する必要がある。
【００１１】
【課題を解決する手段】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意努力検討した結果、以下に示す磁性合金、磁気記録媒体、および磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置に到達した。すなわち本発明は以下に関する。
【００１２】
（１）Ｐｔを４０ａｔ％〜６０ａｔ％の範囲内で含み、３ｄ遷移金属元素を２種類以上含み、３ｄ遷移金属元素の合計の含有量が６０ａｔ％〜４０ａｔ％の範囲内であり、３ｄ遷移金属元素中の、各元素の価電子数の平均が、含有比率による平均で７．５〜９の範囲内であることを特徴とする磁性合金。
【００１３】
（２）下記式から得られる規則度Ｓが、０．５〜１の範囲内であることを特徴とする（１）に記載の磁性合金。
Ｓ＝［｛Ｆ（００２）２／Ｆ（００１）２｝×｛Ｌ（００２）／Ｌ（００１）｝×｛Ａ（００２）／Ａ（００１）｝×｛Ｉ（００１）／Ｉ（００２）｝］１／２
式中の、Ｆ（面方位）、Ｌ（面方位）、Ａ（面方位）、Ｉ（面方位）は、それぞれ各面方位における磁性合金の、構造因子、ローレンツ因子、吸収因子、Ｘ線回折（θ／２θ）による積分強度を示す。
【００１４】
（３）磁気異方性定数Ｋｕが、８×１０５Ｊ／Ｋ〜２×１０７Ｊ／Ｋの範囲内であることを特徴とする（１）または（２）に記載の磁性合金。
【００１５】
（４）基板上に、軟磁性層、垂直磁性層、保護層を含む磁気記録媒体において、垂直磁性層が（１）〜（３）の何れか１項に記載の磁性合金を含むことを特徴とする磁気記録媒体。
【００１６】
（５）（４）に記載の磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の磁性合金は、Ｐｔを４０ａｔ％〜６０ａｔ％の範囲内で含み、３ｄ遷移金属元素を２種類以上含み、３ｄ遷移金属元素の合計の含有量が６０ａｔ％〜４０ａｔ％の範囲内であり、３ｄ遷移金属元素中の、各元素の含有比率による価電子数の平均が、７．５〜９の範囲内であることを特徴とする。
【００１８】
本発明により、Ｋｕの大きな磁性合金が得られると共に、磁気記録媒体の垂直磁性層として用いた場合、軟磁性層との格子歪みを低減できる垂直磁性層を得ることが可能となる。
【００１９】
なお本発明の磁性合金では、Ｐｔおよび３ｄ遷移金属元素以外に、本発明の磁性合金に補助的な効果を加える、他の元素を添加しても良い。
【００２０】
本発明の磁性合金の３ｄ遷移金属元素とは、具体的には、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕである。これらの３ｄ遷移金属元素の価電子数は３ｄ軌道の電子数と４ｓ軌道の電子数と定義し、Ｃｒが６，Ｍｎが７，Ｆｅが８，Ｃｏが９，Ｎｉが１０，Ｃｕが１１となる。
【００２１】
本発明では、これらの３ｄ遷移金属元素を２種類以上含むことを特徴とする。価電子数に着目し３ｄ遷移金属元素比を変化させることにより格子定数を変化させエピタキシャル成長させる為の最適な格子長さを得ることができる。また、磁気記録媒体においては個々の磁性粒子を磁気的に分離する為に磁性層に対し完全に固溶しない非磁性層を添加し、磁性粒粒界上に析出させている。この析出の効果は磁性合金の元素と非磁性元素との相互作用により決定され、本発明においてまた、３ｄ遷移金属元素の合計の含有量は６０ａｔ％〜４０ａｔ％の範囲内、より好ましくは５５ａｔ％〜４５ａｔ％の範囲内とする。
【００２２】
３ｄ遷移金属元素の合計の含有量が６０ａｔ％より多いと、構造がＬ１０からＬ２２構造へと変化する為、それにより磁気異方性定数Ｋｕは小さくなる。また、３ｄ遷移金属元素の合計の含有量が４０ａｔ％より少ないとＰｔ量の増加に伴なうＫｕの減少が起こる。
【００２３】
本発明の磁性合金は、３ｄ遷移金属元素中の、各元素の含有比率による価電子数の平均が、７．５〜９の範囲内、より好ましくは７．８〜８．５の範囲内とする。３ｄ遷移金属元素中の、各元素の含有比率による価電子数の平均とは、例えば、Ｐｔ６０Ｆｅ２０Ｎｉ２０合金（Ｐｔ６０ａｔ％、Ｆｅ２０ａｔ％、Ｎｉ２０ａｔ％を含む合金を示す。以下、同じ。）では、合金中に３ｄ遷移金属元素であるＦｅおよびＮｉを１：１で含むため、価電子数の平均は９となる。また、Ｐｔ６０Ｆｅ２０Ｃｏ２０合金では価電子数の平均は８．５となり、Ｐｔ６０Ｆｅ３０Ｃｏ１０合金では価電子数の平均は８．２５となる。
【００２４】
本発明において、磁性合金の３ｄ遷移金属元素中の、各元素の含有比率による価電子数の平均が７．５より小さくなるもしくは、９より大きくなると大きなＫｕの値は得られない。
【００２５】
本発明の磁性合金は、下記式（２）から得られる規則度Ｓを、０．５〜１の範囲内、より好ましくは０．８〜１の範囲内とする。規則度Ｓが０．５より小さくなると大きなＫｕの値は得られない。規則度以下のような手法で導出している。なお、規則度Ｓの上限は１である。
Ｓ＝［｛Ｆ（００２）２／Ｆ（００１）２｝×｛Ｌ（００２）／Ｌ（００１）｝×｛Ａ（００２）／Ａ（００１）｝×｛Ｉ（００１）／Ｉ（００２）｝］１／２　・・・　式（２）
式（２）中の、Ｆ（面方位）、Ｌ（面方位）、Ａ（面方位）、Ｉ（面方位）は、それぞれ各面方位における磁性合金の、構造因子、ローレンツ因子、吸収因子、Ｘ線回折（θ／２θ）による積分強度を示す。ここで実際の計算に用いる原子散乱因子、ローレンツ因子、質量吸収係数μ／ρの値を表１に示す。これらの値は、Ｘ線源にＣｕ−Ｋα線を用いて測定した。
【００２６】
なお構造因子は、
Ｆ（００１）＝ｆ（（３ｄ遷移金属元素）００１）−ｆ（Ｐｔ００１）
Ｆ（００２）＝ｆ（（３ｄ遷移金属元素）００２）＋ｆ（Ｐｔ００２）
で表され、ｆは原子散乱因子を示す。ｆ（（３ｄ遷移金属元素）００１）およびｆ（（３ｄ遷移金属元素）００２）は、磁性合金に含まれる３ｄ遷移金属元素での原子散乱因子の平均値であり、例えば、ＦｅとＣｏを２：１で含む場合は、
ｆ（（３ｄ遷移金属元素）００１）＝｛ｆ（Ｆｅ００１）×２＋ｆ（Ｃｏ００１）×１｝／３
ｆ（（３ｄ遷移金属元素）００２）＝｛ｆ（Ｆｅ００２）×２＋ｆ（Ｃｏ００２）×１｝／３
で求める。
【００２７】
Ｌ（００１）、Ｌ（００２）はローレンツ因子であり、
Ｌ（面方位）＝（１＋ｃｏｓ２２θ／ｓｉｎ２θ）
で表される。垂直記録媒体の際には容易軸方向を垂直方向に向ける必要がある。そのような媒体のθ／２θ測定における値として、このローレンツ因子を用いることが出来る。この値は元素によってほとんど変化しないため表１の値を用いる。
【００２８】
Ａ（００１），Ａ（００２）は吸収因子であり、
Ａ（面方位）＝１−ｅｘｐ（−２μｄ／ｓｉｎθ）
で表される。ここでμは線吸収係数であり、ｄは膜厚（単位：ｃｍ）である。
【００２９】
合金のμ値は表中の質量吸収係数μ／ρを用い、以下のように質量比を反映した値を用いる。
【００３０】
μ合金＝ρ合金［ｗ１（μ／ρ）１＋　ｗ２（μ／ρ）２＋…］
ここでμ合金，　ρ合金，　ｗ１，　（μ／ρ）１はそれぞれ合金の線吸収係数、合金の密度、合金１の質量％、合金１の質量吸収係数である。合金系の違いによって生じるθ値の変化がＡ値に及ぼす影響は小さいので、こここではθ＝１１．９度を用いた。
【００３１】
本発明の磁性合金は、磁気異方性定数Ｋｕを、８×１０５Ｊ／Ｋ〜２×１０７Ｊ／Ｋの範囲内とするのが好ましい。Ｋｕをこの範囲内とすることにより、永久磁石材料として有望な磁性合金を提供できると共に、磁気記録媒体においても熱揺らぎ耐性を高めた磁性材料を提供できる。
【００３２】
Ｋｕの算出は以下の手順による。
▲１▼ＭｇＯ単結晶基板（面方位（１００））に、磁性膜を膜厚５０ｎｍ（５００オングストローム）で成膜する。
▲２▼トルク磁力計を用いて、１０ｋＯｅ（１Ｏｅは約７９Ａ／ｍである。）、１５ｋＯｅ、２０ｋＯｅ、２５ｋＯｅ、３０ｋＯｅの印加磁界でトルク曲線を測定し、その曲線をフーリエ級数展開して、ｓｉｎ２α（αは印加磁界の向きと磁化容易軸とのなす角）の成分を求める。
▲３▼この値を印加磁界値の逆数でプロットし、無限磁界印可時の磁気トルクの値を求める為に、ｙ軸との切片の値Ｌを求める。
▲４▼振動型磁力計（ＶＳＭ）の磁化曲線から飽和磁束密度Ｍｓを求める。
▲５▼Ｋｕ＝２πＭｓ２＋Ｌより導出する。
【００３３】
なお上記の算出法は、印加磁界が大きくなるほど、言い換えれば、磁化の向きが困難軸に向き、より正確な測定になるほど、Ｌの値が大きくなる傾向があり、求めたＫｕの値は、実際の値より小さいと予想される。
【００３４】
本発明の磁性合金は、基板上に、軟磁性層、垂直磁性層、保護層を含む磁気記録媒体において、垂直磁性層として用いるのが好ましい。垂直磁性層に本発明の磁性材料を用いることにより熱揺らぎ耐性を高めた磁気記録媒体を提供することができる。
【００３５】
本発明の磁性材料を用いた磁気記録媒体は、磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドと組み合わせて磁気記録再生装置とするのが好ましい。本発明の磁性材料を用いた磁気記録再生装置は、熱揺らぎ耐性が高く、また記録密度が飛躍的に高い特性を有する。
【００３６】
【実施例】
（実施例１〜５）
ＭｇＯの単結晶基板（面方位（１００））表面に、電子線ビーム蒸着装置を用いて磁性膜を成膜した。基板温度は５００℃、成膜厚は５００オングストロームとした。
【００３７】
成膜した磁性膜について磁気特性を測定した。Ｓの測定にはθ／２θのＸ線回折を用い、Ｋｕの導出には最大印加磁界３０ｋＯｅの磁気トルク計を用いた。測定結果を表２に示す。
【００３８】
（比較例１〜３）
実施例と同様の方法で純Ｃｏ膜を成膜し、同様の方法で磁気特性を測定した。測定結果を表２に示す。
【００３９】
【表１】
2004062980.tif 000002
【００４０】
【表２】
2004062980.tif 000003
【００４１】
【発明の効果】
本発明の磁性材料を用いることにより、磁気特性の優れた永久磁石合金を提供できると共に、熱揺らぎ耐性が高く、また記録密度が飛躍的に高い磁気記録再生装置を提供可能となる。