(57)【要約】      （修正有）【課題】書き込み磁界が磁気異方性に依存することを打破し、他の全ての主要な磁気そして記録特性を実質的に変化させない磁気記録媒体が必要である。【解決手段】磁気記録ディスクは強磁性記録層（ＭＡＧ）と、ＭＡＧと接触し交換結合している「常磁性」書き込み補助層（ｐ−ＷＡＬ）を持つ。ｐ−ＷＡＬは、ディスク・ドライブの動作温度より低いキュリー温度を持つ強磁性材料でできており、動作温度にあって書き込み磁界が存在しない場合には、ｐ−ＷＡＬは常磁性状態にあり残留磁気を持たない。ＭＡＧの前回に書き込まれた領域の磁化と反対の方向に書き込み磁界が印加されると、ｐ−ＷＡＬは書き込み磁界に沿った磁化を示し、書き込み磁界が交換結合によるＭＡＧの磁化を反転させることを補助する。【選択図】図１Ｂ
2005050491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブストレートと、
前記サブストレート上にあり、印加磁界に曝された後で残留磁気モーメントを持つ強磁性体を有する記録層と、
前記サブストレート上にあり、印加磁界が存在するときは磁気モーメントを示し、印加磁界が存在しないときは実質的に磁気モーメントを示さない強磁性体を有し、前記記録層と接触して強磁性的に交換結合している書き込み補助層と、
を備えることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
前記記録層は前記書込み補助層と前記サブストレートの間にあり、前記書き込み補助層は前記記録層の上にあることを特徴とする請求項１記載の媒体。
【請求項３】
前記記録層は、反強磁性的に結合している薄膜により分離された下部強磁性薄膜と上部強磁性薄膜を備える反強磁性的に結合した記録層であり、前記下部強磁性薄膜と前記上部強磁性薄膜は印加磁界に曝された後は反平行な磁気モーメントを持ち、前記書き込み補助層は前記上部強磁性薄膜と接触していることを特徴とする請求項１記載の媒体。
【請求項４】
前記書き込み補助層は前記上部強磁性薄膜の上に位置していることを特徴とする請求項３記載の媒体。
【請求項５】
前記記録層は、非磁性スペーサ層により分離された下部強磁性薄膜と上部強磁性薄膜を備える積層記録層であり、前記下部強磁性薄膜と前記上部強磁性薄膜は印加磁界に曝された後は平行な磁気モーメントを持ち、前記書き込み補助層は前記下部強磁性薄膜と接触していることを特徴とする請求項１記載の媒体。
【請求項６】
前記書き込み補助層は前記下部強磁性薄膜の上に位置していることを特徴とする請求項５記載の媒体。
【請求項７】
前記記録層は、下部強磁性薄膜（ａ）と、中間強磁性薄膜（ｂ）と、前記下部強磁性薄膜（ａ）と前記中間強磁性薄膜（ｂ）の間にある反強磁性的に結合している薄膜（ｃ）と、前記反強磁性的に結合している薄膜（ｃ）上の非磁性スペーサ層（ｄ）と、前記非磁性スペーサ層（ｄ）上の上部強磁性薄膜（ｅ）を備える積層反強磁性結合記録層であり、前記書き込み補助層は前記反強磁性的に結合している薄膜（ｃ）と接触していることを特徴とする請求項１記載の媒体。
【請求項８】
前記書き込み補助層は前記反強磁性的に結合している薄膜（ｃ）上に位置していることを特徴とする請求項７記載の媒体。
【請求項９】
前記記録層の強磁性材料はＣｏとＰｔを含む合金であり、前記書き込み補助層の強磁性材料はＣｏとＣｒを含む合金であることを特徴とする請求項１記載の媒体。
【請求項１０】
前記書き込み補助層の強磁性材料はＣｏＣｒであり、該Ｃｒはおおよそ２８〜４０原子パーセント存在することを特徴とする請求項９記載の媒体。
【請求項１１】
前記書き込み補助層の強磁性材料はＣｏとＣｒとＲｕを含む合金であることを特徴とする請求項９記載の媒体。
【請求項１２】
前記書き込み補助層の強磁性材料は、ｘがおおよそ２０と３５の間であり、ｙがおおよそ１０と３０の間である（Ｃｏ１００−ｘＣｒｘ）１００−ｙＲｕｙであることを特徴とする請求項１１記載の媒体。
【請求項１３】
印加書込み磁界に曝された後で磁気的に記録されたデータを記憶するために、予め定められた温度を超える温度で動作が可能である磁気記録ディスクであって、
サブストレートと、
前記サブストレート上にあり、第１の書き込み磁界に曝された領域に於いて残留磁気モーメントを示す強磁性記録層と、
前記サブストレート上にあり、前記予め定められた温度より低いキュリー温度を持つ強磁性材料を有し、前記記録層と接触して強磁性的に交換結合している書き込み補助層と、を備え、
前記第１の書き込み磁界とは反対方向の第２の書き込み磁界に曝されたときに、前記書き込み補助層は前記第２の書き込み磁界に沿った磁化を示し、前記第２の書き込み磁界が前記第１の書き込み磁界に曝された前記記録層の領域の磁気モーメントを反転させるのを補助することを特徴とする磁気記録ディスク。
【請求項１４】
前記記録層は前記書き込み補助層と前記サブストレートの間にあり、前記書き込み補助層は前記記録層の上にあることを特徴とする請求項１３記載の媒体。
【請求項１５】
前記記録層は、反強磁性的に結合している薄膜により分離された下部強磁性薄膜と上部強磁性薄膜を備える反強磁性的に結合した記録層であり、前記下部強磁性薄膜と前記上部強磁性薄膜は印加磁界に曝された後は反平行な磁気モーメントを持ち、前記書き込み補助層は前記上部強磁性薄膜と接触していることを特徴とする請求項１３記載のディスク。
【請求項１６】
前記書き込み補助層は前記上部強磁性薄膜の上に位置していることを特徴とする請求項１５記載のディスク。
【請求項１７】
前記記録層は、非磁性スペーサ層により分離された下部強磁性薄膜と上部強磁性薄膜を含む積層記録層であり、前記下部強磁性薄膜と前記上部強磁性薄膜は印加磁界に曝された後は平行な磁気モーメントを持ち、前記書き込み補助層は前記下部強磁性薄膜と接触していることを特徴とする請求項１３記載のディスク。
【請求項１８】
前記書き込み補助層は前記下部強磁性薄膜の上に位置していることを特徴とする請求項１７記載のディスク。
【請求項１９】
前記記録層は、下部強磁性薄膜（ａ）と、中間強磁性薄膜（ｂ）と、前記下部強磁性薄膜（ａ）と前記中間強磁性薄膜（ｂ）の間にある反強磁性的に結合している薄膜（ｃ）と、前記反強磁性的に結合している薄膜（ｃ）上の非磁性スペーサ層（ｄ）と、前記非磁性スペーサ層（ｄ）上の上部強磁性薄膜（ｅ）を備える積層反強磁性結合記録層であり、前記書き込み補助層は前記反強磁性的に結合している薄膜（ｃ）と接触していることを特徴とする請求項１３記載のディスク。
【請求項２０】
前記書き込み補助層は前記反強磁性的に結合している薄膜（ｃ）上に位置していることを特徴とする請求項１９記載のディスク。
【請求項２１】
前記記録層の強磁性材料はＣｏとＰｔを含む合金であり、前記書き込み補助層の強磁性材料はＣｏとＣｒを含む合金であることを特徴とする請求項１３記載のディスク。
【請求項２２】
前記書き込み補助層の強磁性材料はＣｏＣｒであり、該Ｃｒはおおよそ２８〜４０原子パーセント存在することを特徴とする請求項２１記載のディスク。
【請求項２３】
前記書き込み補助層の強磁性材料はＣｏとＣｒとＲｕを含む合金であることを特徴とする請求項２１記載のディスク。
【請求項２４】
前記書き込み補助層の強磁性材料は、ｘがおおよそ２０と３５の間であり、ｙがおおよそ１０と３０の間である（Ｃｏ１００−ｘＣｒｘ）１００−ｙＲｕｙであることを特徴とする請求項２３に記載のディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に磁気記録媒体に係り、さらに詳細には熱的な安定性を損なわずに書き込み性を向上した媒体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハード・ディスク・ドライブの磁気記録媒体構造は、一般に、表面にコーティング（たとえばＮｉＰ）をしたガラスやアルミニューム−マグネシューム円板のような固い基板、１ないしはそれ以上の下地層あるいはシード層、磁気層、ディスクの保護膜を含んでいる。特許文献１（米国特許第６，１８７，４０８号明細書）では４元素
ＣｏＰｔＣｒＢの単一磁性体層を持つ一般的なディスク構造が述べられている。従来技術による単一磁性体層である磁性体層に加えて、より最近の形式の磁性体層構造は反強磁性的に結合（ＡＦＣ）した磁性体層であり、特許文献２（米国特許第６，２８０，８１３号明細書）で説明されている。磁性体層を積層することで、固有の媒体ノイズが低減され、すなわち信号対雑音比（ＳＮＲ）が改善されることは知られている。「低雑音」多層磁性体層においては、２ないしはそれ以上の磁性薄膜が非磁性スペーサ層で減結合されている。従来技術による２枚の磁性薄膜を持つ積層磁性層が特許文献３（米国特許第５，０５１，２８８号明細書）で説明されている。単一磁性層と非磁性スペーサ層で分離されているＡＦＣ磁性層を持つ積層ＡＦＣ磁性層が特許文献４（米国特許出願公開第２００２／９８３９０号明細書）で説明されている。特許文献５（米国特許第６，００７，９２４号明細書）は、磁性薄膜の間でそれに接している常磁性体のスペーサ層を用いる積層磁性層を持つ磁気記録ディスクについて述べている。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，１８７，４０８号明細書
【０００４】
【特許文献２】米国特許第６，２８０，８１３号明細書
【特許文献３】米国特許第５，０５１，２８８号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００２／９８３９０号明細書
【特許文献５】米国特許第６，００７，９２４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハード・ディスク・ドライブなどに用いられている磁気記録媒体は、約３５Ｇビット／平方インチでビット・パターンの熱的な消去が発生する限界（「超常磁性」限界）に達するので、全ての寸法を単純に小さくすること、言い換えれば媒体の粒子の大きさを小さくすることで、さらなる面密度の向上は出来ないという基本的な壁にぶつかってしまう。熱的な安定性を支配する総エネルギー障壁はＫｕとＶの積で決まるので磁気異方性Ｋｕを増加させることで粒子容積Ｖを減少させることによる磁気的な安定性の減少を補正することが可能である。しかしながら、所期の情報を磁気媒体に書き込むために必要な磁気記録ヘッドの書き込み磁界ＨoもまたＫｕに比例し、高Ｋｕ材料を使用するのに限界がある。このように、超高密度媒体性能の基本的な問題は、双方の量が同じ媒体パラメータＫｕに支配されるということから、書き込み性の問題と密接に関連している。書き込み性は信頼性のあるビット・パターン書き込みが出来るようにある閾値以下であることが必要であるが、記録された情報の長期安定性のためにはＫｕがある閾値以上であることが必要となる。将来における超高密度媒体の基本的な問題点は、両特性が同じようにＫｕに依存するということで、磁気異方性Ｋｕに対し書き込み性と安定性は相反する要求をすると言う事実から発生する。
【０００６】
このように、必要とされるのは、書き込み磁界が磁気異方性に依存することを打破し、他の全ての主要な磁気そして記録特性を実質的に変化させない磁気記録媒体である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、強磁性記録層と強磁性記録層と接触し交換結合している「常磁性」書き込み補助層を持つ磁気記録ディスクに係る。書き込み補助層は、ディスク・ドライブの動作温度にあり書き込み磁界が無い場合には、常磁性状態にあり、残留磁化を持たないようにするために、動作温度より低いキュリー温度を持つ強磁性材料となっている。このようにして、データが書き込まれ、もう書き込み磁界が存在しないときは、書き込み補助層の磁化はその常磁性特性により抑えられ、ディスクの磁化状態と書き込まれたビット・パターンの安定性は強磁性記録層の特性のみに支配される。しかしながら、強磁性記録層の以前に書き込まれた領域の磁化と反対の方向に書き込み磁界が印可されると、書き込み補助層は書き込み磁界に沿った磁化を示す。書き込み補助層は強磁性記録層と交換結合しているので、書き込み補助層の磁化は強磁性記録層の磁化を反転するように書き込み磁界を補助する。書き込み補助層により強磁性記録層に高異方性材料を使うことが可能になり、それが書き込みの際の強磁性記録層の有効異方性を減少させるので媒体の熱的な安定性が改善されることになる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱的な安定性を損なわずに書き込み性を向上した磁気記録媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の本質と利点を十分に理解するには、図とともに以下の実施例の詳細な説明を参照されたい。
【００１０】
純粋な常磁性材料はその原子が永久的なダイポール・モーメントを持つが強磁性は活性ではないものである。このような材料に磁界が印加されると、ダイポール・モーメントは磁界に倣おうとするが、そのランダムな熱運動により完全に倣うことが出来ない。ダイポールは印加磁界に倣おうとするので、このような材料の感受性は陽性であるが、強い強磁性効果が存在しないので、感受性はかなり小さくなる。常磁性材料が強い外部印加磁界内に置かれると、それは印加磁界が存在する限り磁気モーメントを示す。磁気モーメントは印加磁界に平行でありその大きさに比例するが、強磁性材料におけるよりはずっと小さい。印加磁界が無くなると、ダイポールは弱くなって通常のランダムな運動に戻り、常磁性材料は残留磁気を持たない。ＰｔやＡｌは従来から知られている純粋の常磁性材料の例である。
【００１１】
純粋な常磁性材料以外にも、強磁性材料の常磁性状態も存在する。いわゆるキュリー温度と呼ばれる一定温度以上では、強磁性材料は常磁性、言い換えれば整列力があっても材料は磁気的に不整列になり、強磁性交換結合は未だ存在するものの、磁気ダイポールを整列させるには不十分になる。このように常磁性状態では、材料は残留磁気モーメントを持たず、言い換えれば印加磁界の無い状態では磁気モーメントを持たない。このような常磁性（強磁性体の常磁性状態）は従来の常磁性体の上記全ての特性を示し、とりわけ印加磁界が存在する場合には、磁化は磁界に比例する。しかしながら、未だ活性である整列力により、この磁化の磁界に比例する程度は従来の常磁性体におけるよりはずっと大きい。さらに、このような「非従来型」常磁性体は、従来型強磁性体に一旦直接接触すると（直接交換結合を通して）強く結合し、層間で相互に影響し合うようになる。図１Ａと１Ｂは、従来型の強磁性層（ＭＡＧ）に強磁性的に交換結合されている書き込み補助層（ｐ−ＷＡＬ）であるこの種の非従来型常磁性体について、本発明による媒体構造の図を示す。
【００１２】
基本的に、この構造は二つの層すなわち、強磁性層すなわち磁気記録層（ＭＡＧ）と書き込み補助層(ｐ−ＷＡＬ)を備えている。図１Ａと１Ｂには、一般には表面にコーティングしたＡｌ−Ｍｇあるいはガラスである公知のハード・ディスク・サブストレート、ＭＡＧに対する下地層（ＵＬ）および／あるいはシード層、および一般にはダイヤモンドに似たアモルファス・カーボンのようなディスク保護膜（ＯＣ）は示されていない。この構造では、ｐ−ＷＡＬとＭＡＧは相互に直接接触し、それにより層間に十分に強い強磁性交換結合を可能にしている。ｐ−ＷＡＬの材料はＭＡＧと強磁性交換結合が可能な強磁性材料であるがディスクの動作温度では常磁性である、言い換えればそのキュリー温度はディスク・ドライブの動作温度よりは低くなっている。
【００１３】
図１Ａに示す記憶状態、言い換えればデータが書き込まれた後は、印加書き込み磁界Ｈａｐｐｌはゼロ（あるいは非常に小さい）であり、ｐ−ＷＡＬにおける磁気モーメントあるいは磁化はその常磁性的な特性により抑えられている。このように、記憶状態では、媒体の磁気状態は図１Ａに示すように、前に書き込み磁界に曝されたＭＡＧの領域における残留磁気モーメントの方向により、本質的にＭＡＧのみにより与えられ、書き込まれたビット・パターンの安定性はＭＡＧのＫｕ値のみにより支配される。
【００１４】
ＭＡＧの磁化を反転させる目的で前に書き込まれた磁化と反対の方向の書き込み磁界Ｈａｐｐｌを印加する、言い換えれば書き込みの処理を行うと、ｐ−ＷＡＬはｐ−ＷＡＬの感度Ｘに比例し、図１Ｂのｐ−ＷＡＬの矢印で示す書き込み磁界の方向に整列した磁気モーメント（１）を生ずる。
【００１５】
ＭＷＡＬ＝Ｘ・Ｈａｐｐｌ              （１）
この状態、言い換えればＭＡＧ領域の磁気モーメントの磁気的な反転以前では、図１Ｂの矢印で示すように強磁性ＭＡＧの磁化はｐ−ＷＡＬの磁化に対しアンチパラレル（反平行）である。しかしながら、この状態は、ｐ−ＷＡＬとＭＡＧの間の界面交換結合Ｊ１が介在する強磁性層間交換エネルギー（２）を増加させるので、エネルギー的には好ましくない。
【００１６】
Ｅｅｘ＝−Ｊ１・ＭＷＡＬ・ＭＭＡＧ          （２）
その結果、外部から印加される磁界Ｈａｐｐｌに加えて、厚さｔＭＡＧのＭＡＧに作用するオーダー（３）の負の有効交換磁界が存在する。
【００１７】
Ｈｅｘ＝−|Ｊ１・ＭＷＡＬ|／ｔＭＡＧ        （３）
したがって、ＭＡＧスイッチング磁界はもはやＭＡＧの異方性と磁化の比（４）のみでは決まらず、
Ｈ０＝２Ｋｕ／ＭＭＡＧ                （４）
実効高磁界異方性Ｋｅｆｆ（Ｈ）（５）の削減として解釈できる交換磁界に比例する項を含むことになる。
【００１８】
Ｋｅｆｆ（Ｈ）＝Ｋｕ−|Ｅｅｘ（Ｈ）|／２・ｔＭＡＧ      （５）
このように、ｐ−ＷＡＬにより、媒体の安定性を支配する異方性Ｋｕと必要な書き込み磁界を決定する異方性Ｋｅｆｆは分離される。
【００１９】
図２は、印加磁気書き込み磁界が有る場合と無い場合のｐ−ＷＡＬ媒体の厚さを通して発生する磁化のプロファイルの詳細構造を示す。これらのプロファイルは熱力学的平均場アプローチを用いて理論的に決定され、その結果により上記で議論された基本的な物理的概念が十分に確認された。書き込み磁界の場合（図２の右側）には、比較的強い負の磁化がｐ−ＷＡＬに発生し、反転プロセスが容易になる。磁界が無い場合（図２の左側）は、強磁性ＭＡＧがｐ−ＷＡＬを分極化させる非常に薄い界面領域を除いて、ｐ−ＷＡＬの磁化はゼロになる。印加磁界がゼロである場合にｐ−ＷＡＬの磁化がゼロにならないのは、ｐ−ＷＡＬとＭＡＧの間の強磁性交換結合に起因している。薄い界面領域の磁化値は界面からの距離により指数関数的に減少し、残留磁化を大きく増加させることはない。残留磁化の大幅な増加は信号対雑音比（ＳＮＲ）や孤立読み出しパルスのパルス半値幅（ＰＷ５０）など他の重要な記録特性を劣化させることが分かっているので、これは基本的に重要なことである。
【００２０】
理論計算によってｐ−ＷＡＬの有効性の量的な評価が可能になり、適した材料の選択プロセスが容易になる。ｐ−ＷＡＬに発生する磁界誘導磁化の程度と関連する書き込み補助効果は、ｐ−ＷＡＬ材料の感度により大きく増加する。これは図３Ｂに示されており、ｐ−ＷＡＬ媒体構造の計算されたスイッチング磁界Ｈoがキュリー温度Ｔcの関数として示されている。磁化容易軸に対する全ての磁界方位に関して、図３Ｂに示すようにスイッチング磁界はＴcの増加と共に減少し、それによって書き込み補助効果には、ディスクの動作温度であるＴoより低いキュリー温度Ｔcを持つ非従来型常磁性体を選ぶのが最良であることがわかる。詳細な理論計算により、おおよそ０．９５ＴoのＴcを持つｐ−ＷＡＬ材料を選ぶのが最良であることが示されている。
【００２１】
ディスク・ドライブの動作温度の上下限はディスク・ドライブの製造者により予め決められるか指定される。ディスク・ドライブの一般の動作温度範囲はおおよそ２８０−３４０Ｋであり、Ｔcはおおよそ２８０Ｋあるいは予め決められたディスク・ドライブの最低動作温度より低くなければならない。さらに高いキュリー温度を持つｐ−ＷＡＬ材料については、書き込み補助効果は高くなる可能性があるが、この効果は残留磁化がさらに増加し、それが結果としてＳＮＲやＰＷ５０などの媒体特性の劣化に結びつくことになる。ｐ−ＷＡＬの量的な評価について、図３Ａは抗磁力Ｈcと、残留磁化と厚さの積Ｍrtを示している。両方の特性は与えられたＭＡＧの特性に関し出来るだけ小さいことが必要で、Ｈc×Ｍrtを最小にすることが高性能ｐ−ＷＡＬ材料を選択する目安になる。
【００２２】
図３Ａから、Ｈc×Ｍrtは、たとえば常磁性であるが、強磁性ｐ−ＷＡＬに近い材料について、印加された磁界角度によって、０．９０から０．９８Ｔoの範囲で最良となることがわかる。図３Ａと３Ｂのデータによると、一般にスイッチすることがより困難な書き込み磁界方向に沿って整列した磁気粒子のほうが、ｐ−ＷＡＬによる書き込み補助効果を大きくするということが分かる。このように、計算によると、ｐ−ＷＡＬはスイッチング磁界分布を鋭くしオーバライト値を増すことで、全体として書き込みプロセスを補助するだけでなく、他の重要な書き込み特性を改善することが分かる。
【００２３】
上記の議論から、ディスクの最低動作温度より低いキュリー温度を持つ如何なる強磁性材料でも原理的にはｐ−ＷＡＬに適していることは明らかである。しかしながら、現状で使用されている高性能ＭＡＧはＣｏＣｒを基本とする４元合金（一般にＣｏＰｔＣｒＢまたはＣｏＰｔＣｒＴａ）であり、実際の蒸着や製造プロセスにおいて格子の不整合や成長や化学的な偏析問題などに起因するであろう困難さの可能性は大きな問題ではないはずであるので、図１に示すｐ−ＷＡＬとしてＣｏＣｒ合金の媒体構造が制作され試験された。図４Ａは、Ｃｒの配合と温度の関数としてＣｏＣｒバルク合金の磁気位相図を示している。
F．Bolzoni他、Journal of Magnetism and Magnetic Materials（磁性と磁性材料誌）、３１−３４、ｐ８４５−８４６（１９８３）とJ. E. SnyderとM. H. Kryder、Journal of Applied Physics（応用物理誌）、７３、ｐ５５５１−５５５３（１９９３）を参照。
【００２４】
Ｃｒの含有率が２４原子％より多くなると、キュリー温度はＴoより低くなる。しかしながら、薄膜の蒸着時の粒子の偏析プロセスに起因して、適当なＣｒ含有率はこの値よりは大きく、常磁性粒子を制作するには、２８原子％が望ましい。Ｃｒがおおよそ４０原子％を越えると、ＣｏＣｒは六方証晶構造で成長しなくなる。このように、ｐ−ＷＡＬ材料としてはおおよそ２８−４０原子％の範囲のＣｒ含有率を持つＣｏＣｒ合金が適していると考えられる。
【００２５】
図４Ｂは従来のディスク媒体下地層構造上に成長させたＣｏＣｒ薄膜（３１原子％のＣｒ）の磁気ヒステリシスの幾つかを示す。データはこのようなＣｏＣｒ合金の常磁性的な性格を示しており、言い換えれば低磁界感度に強い温度依存性があり、ほとんど残留磁気モーメントは存在しない。さらに、低いディスク・ドライブ温度で最大の効果を発揮するようにｐ−ＷＡＬ合金のＴｃを調整することが望ましい。データによると３１原子％を持つＣｏＣｒが丁度それを達成するのに近いことを示している。
【００２６】
図５は実用されたｐ−ＷＡＬ媒体構造を示している。双方の構造は磁性層として反強磁性的に結合（ＡＦＣ）した構造と、それに加えてＡＦＣ構造の第２の磁性薄膜（ＭＡＧ２）に直接接触しているｐ−ＷＡＬを用いている。ＡＦＣ媒体は特許文献２に説明されており、一般にルテニューム（Ｒｕ）で出来た反強磁性結合薄膜あるいは中間層で分離された二つの磁性薄膜（ＭＡＧ１とＭＡＧ２）を備えている。図５Ａの構成では、ｐ−ＷＡＬはＭＡＧ２上にスパッタ蒸着され、一方、図５Ｂの構成では、ｐ−ＷＡＬはＭＡＧ２の下にありＲｕの中間層の上にスパッタ蒸着されている。双方の形状について、基本ＡＦＣ構造と媒体の機能のＡＦＣモードが損なわれてなく、実験的に実証されている。
【００２７】
図５Ａの構成に基づく試験構造について、スイッチング磁界Ｈo（図６Ａ）と異方性−粒子体積の積ＫｕＶ（図６Ｂ）の依存性がｐ−ＷＡＬの被覆層の厚さの関数として示されている。ｐ−ＷＡＬ被覆層厚さがおおよそ１から１．５ｎｍより厚い場合は、対応するＫｕＶデータから推察出来るようにゼロ磁界の安定性を損なうことなく必要書き込み磁界Ｈoをかなり削減可能になる。主要な安定性インジケータであるＫｕＶはｐ−ＷＡＬの追加により実際に増加する。信号減衰測定により、ｐ−ＷＡＬが追加された媒体に安定性の劣化が無いことが示されたので、これらの発見が確証された。
【００２８】
図７Ａはｐ−ＷＡＬの厚さがオーバライト（ＯＷ）に関係することを示しており、これは基本的にｐ−ＷＡＬの厚さが図６ＡのＨoに関係することに似ている。ｐ−ＷＡＬの厚さが１．５ｎｍより厚い場合は、ＯＷのかなりの改善が観測され、これはｐ−ＷＡＬ媒体構造が特に書き込みが困難な磁気粒子の書き込み性を改善することを示している。図７Ｂから、ＯＷの絶対値だけでなく、ＯＷ対電流比の特性も改善されることが見られる。ｐ−ＷＡＬなし（白三角形）の参照サンプルに比較して、ｐ−ＷＡＬ媒体構造（黒三角形）は書き込み電流に対してＯＷはずっと鋭い立ち上がりを示し、高原型の挙動を示す。
【００２９】
ディスク媒体性能を全体として改善する一つの基本的な必要性は、ｐ−ＷＡＬ媒体の書き込み性を向上することが他の記録性能の劣化を招かないことである。試験によると、全ての記録周波数において、おおよそ４〜６ｎｍのｐ−ＷＡＬの厚さまでＳＮＲの変化はなかったことが示されている。さらに厚いｐ−ＷＡＬについては、僅かであるがよく制御されたＳＮＲの劣化が観測された。しかしながら、このような厚いｐ−ＷＡＬは大幅な書き込み性やＯＷの改善に対しても必要ではない。試験によると、ＰＷ５０とｐ−ＷＡＬの被覆薄膜の厚さとの相互関係は合金の組成によっておおよそ２−４ｎｍの厚さまではほぼ水平を保っているが、それを越えるとＰＷ５０は増加し始め、言い換えれば劣化し始めることがわかる。しかしながら、ＣｏＰｔ１６Ｃｒ１８Ｂ８のような大きなＨoを持つ材料では、今日の最新型の書き込みヘッドを用いても書き込みが困難であるが、ＳＮＲとＰＷ５０に大幅な改善が見られた。このことは大変良好な記録特性を持つ可能性のある異方性ＭＡＧ材料をｐ−ＷＡＬと組み合わせて用いて、本発明によるｐ−ＷＡＬ媒体構造を作成することを可能にする道を示すものである。
【００３０】
ビット誤り率（ＢＥＲ）データが被覆薄膜形状（図５Ａ）のｐ−ＷＡＬ媒体について記録密度の関数として、ｐ−ＷＡＬ無しの参照媒体構造に対比して得られている。記録密度の全範囲に亘ってＢＥＲの大幅な改善がｐ−ＷＡＬ媒体構造について得られた。中間程度の記録密度では、ＢＥＲは１桁以上の改善が見られ、試験された最高の記録密度においてさえも、確実に半桁程度の改善がされている。
【００３１】
試験されたｐ−ＷＡＬ材料はＣｏＣｒ３１とＣｏＣｒ３４である。しかしながら、ｐ−ＷＡＬに用いるのに適したＣｏＣｒの組成はＣｒがおおよそ２８−４０原子％である。さらに、Ｃｏ６２Ｃｒ１８Ｒｕ２０合金が試験され、ＣｏＣｒ３１やＣｏＣｒ３４と同等なオーバライトの改善が見られた。ｐ−ＷＡＬに用いるのに適したＣｏＣｒＲｕの組成は（Ｃｏ１００−ｘＣｒｘ）１００−ｙＲｕｙでｘはおおよそ２０から３５の間、そしてｙは１０から３０の間である。ｐ−ＷＡＬ材料はディスク・ドライブの最低動作温度より低いキュリー温度を持ち、接触しているＭＡＧと強磁性的に結合している必要がある。このように、他のＣｏＣｒを基本とする３元や４元の合金材料も、そのキュリー温度がディスク・ドライブの最低動作温度より低い限り選択される可能性がある。実際に、もしＭＡＧがＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅの一つないしはそれ以上の強磁性合金であるならば、ｐ−ＷＡＬもＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅの一つないしはそれ以上の強磁性合金であっても良いが、その組成をキュリー温度がディスク・ドライブの最低動作温度以下になるように選択する必要がある。
【００３２】
図５Ａ−５Ｂに示す磁性層（ＭＡＧ）のようなＡＦＣ構造への適応性に加えて、本発明の媒体構造は、図１Ａ−１Ｂに説明されているような、磁性層（ＭＡＧ）が従来技術の単一層のものであっても全面的に応用が可能である。磁性層と交換結合した書き込み補助層を持つ本発明による媒体構造は、また特許文献３に説明されているようなスペーサ薄膜が磁性薄膜の間にある２ないしはそれ以上の磁性薄膜を持つ積層磁性層や特許文献４に説明されているような積層ＡＦＣ磁性層にも全面的に適用が可能である。
【００３３】
ＭＡＧが積層構造の場合では、ｐ−ＷＡＬは上部あるいは下部の磁性薄膜（ＭＡＧ１，ＭＡＧ２）の何れかと接触している。図８Ａは、ＭＡＧ１がＭＡＧ２よりも書き込みヘッドから遠く、書き込みがより困難であることから、スペーサ層の下の下部磁性薄膜（ＭＡＧ１）の上にｐ−ＷＡＬを持つ積層磁性層による本発明の実施例を示している。
【００３４】
そのＡＦＣ構造が反強磁性結合を提供しないスペーサ層により上部磁性薄膜（ＭＡＧ３）から分離されている磁性層としての積層ＡＦＣ構造の場合は（図８Ｂ）、ｐ−ＷＡＬは上部ＡＦＣ薄膜（中間磁性薄膜  ＭＡＧ２）あるいは上部磁性薄膜ＭＡＧ３と接触しており、したがってＭＡＧ２の上か下かあるいはＭＡＧ３の上か下に位置している。図８Ｂは、ＭＡＧ２が書き込みヘッドからＭＡＧ３よりも離れたところにあり、従って書き込みがもっと難しいので、ｐ−ＷＡＬをＭＡＧ２の上に置いた本発明の積層ＡＦＣ磁性層による実施例を示す。
【００３５】
本発明は実施例を参照しながら示し、説明されたが、この技術に熟練した人により、本発明の精神と有効範囲を逸脱することなく形や細部において各種の変更が可能であることは当然理解されるものである。したがって、開示された発明は単に説明目的であって特許請求の範囲に規定される範囲に於いてのみ制約されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】印加書き込み磁界のない状態の本発明による媒体構造と関連した磁化方向あるいは磁化モーメントを示す図である。
【図１Ｂ】印加書き込み磁界のある状態の本発明による媒体構造と関連した磁化方向あるいは磁化モーメントを示す図である。
【図２】本発明の媒体構造におけるＭＡＧとｐ−ＷＡＬの磁化を、その構造の厚さを通して印加書き込み磁界の有る場合と無い場合について示している図である。
【図３Ａ】その媒体構造において磁化の容易軸に対する印加磁界の方位を変えた場合に、ｐ−ＷＡＬのキュリー温度Ｔｃの関数として、抗磁力Ｈｃと残留磁気−厚さの積Ｍｒｔとの積を示す図である。
【図３Ｂ】その媒体構造において磁化の容易軸に対する印加磁界の方位を変えた場合に、ｐ−ＷＡＬのキュリー温度Ｔｃの関数として、スイッチング磁界Ｈoを示す図である。
【図４Ａ】ＣｏＣｒのバルク合金の磁気位相図を原子百分率（ａｔ％）で表したＣｒ成分と温度の関数として示している。
【図４Ｂ】従来技術の媒体下地層構造の上に成長させたＣｏＣｒ薄膜（３１原子パーセントのＣｒ）について温度を変えた場合の幾つかのヒステリシス・ループを示している図である。
【図５Ａ】ＡＦＣ磁性層の第２磁性薄膜上にｐ−ＷＡＬを持つ本発明のＡＦＣ実施例の断面構造を示す図である。
【図５Ｂ】ＡＦＣ磁性層の第２磁性薄膜の下にｐ−ＷＡＬを持つ本発明のＡＦＣ実施例の断面構造を示す図である。
【図６Ａ】図５Ａの構成についてｐ−ＷＡＬの厚さの関数としてのスイッチング磁界Ｈoのグラフである。
【図６Ｂ】図５Ａの構成についてｐ−ＷＡＬの厚さの関数としての磁気異方性と粒子容積の積（ＫｕＶ）のグラフである。
【図７Ａ】ＣｏＣｒ ｐ−ＷＡＬ材料の二つの構成についてｐ−ＷＡＬの厚さの関数としてオーバライトをｄＢ単位で表したグラフである。
【図７Ｂ】従来技術の媒体と本発明によるｐ−ＷＡＬ媒体について書き込み電流の関数としてｄＢ単位でオーバライトを比較したグラフである。
【図８Ａ】スペーサ層の下で、積層した磁性層の下側の層の磁性薄膜の上にｐ−ＷＡＬを持つ本発明の実施例である低雑音積層媒体の断面図である。
【図８Ｂ】スペーサ層の下で、ＡＦＣ磁性層の上部磁性薄膜の上にｐ−ＷＡＬを持つ本発明の実施例である積層ＡＦＣの断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
ＭＡＧ…磁気記録層（強磁性層）、ＭＡＧ１…下部磁性薄膜、
ＭＡＧ２…第２の磁性薄膜（中間磁性薄膜）、ＭＡＧ３…上部磁性薄膜、
ｐ−ＷＡＬ…書き込み補助層。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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