(57)【要約】【目的】所望とする保磁力をもたせてＷＡＴＥＲ現象を効果的に抑制することができる垂直磁気記録用の磁気記録媒体を提供する。【構成】磁気記録層６に対する裏打ち層１０として複数の軟磁性層２，４を備えた垂直磁気記録用の磁気記録媒体Ａであって、複数の軟磁性層２，４の間には、所望とする強さの保磁力を生じさせるように非磁性層３が設けられている。複数の軟磁性層２，４は、同一の組成および同一の厚みをもち、かつ、外部磁界が作用しない状態での磁化方向が層面内において互いに逆向きをなすように形成されている。【選択図】図１
2007242099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録層に対する裏打ち層として複数の軟磁性層を備えた垂直磁気記録用の磁気記録媒体であって、
上記複数の軟磁性層の間には、所望とする強さの保磁力を生じさせるように非磁性層が設けられていることを特徴とする、垂直磁気記録用の磁気記録媒体。
【請求項２】
上記複数の軟磁性層は、同一の組成および同一の厚みをもち、かつ、外部磁界が作用しない状態での磁化方向が層面内において互いに逆向きをなすように形成されている、請求項１に記載の垂直磁気記録用の磁気記録媒体。
【請求項３】
上記非磁性層の厚みは、上記保磁力の強さをＨｃ、上記複数の軟磁性層間に生じる交換磁界の強さをＨｓ、上記軟磁性層の異方性磁界の強さをＨｋとした場合、以下の式が成り立つように設定されている、請求項１または２に記載の垂直磁気記録用の磁気記録媒体。
【数１】
2007242099.tif 000023
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録用の磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の垂直磁気記録用の磁気記録媒体としては、特許文献１に記載されたものがある。同文献に記載された磁気記録媒体は、垂直方向に磁化方向を保持する磁気記録層（垂直磁気記録膜）、その裏打ち層として設けられた例えば２つの軟磁性層（軟磁性膜）、および軟磁性層の間に設けられた反強磁性膜などを備えて構成されている。このような構成によれば、裏打ち層からのノイズやスパイクノイズの低減などといった効果が期待される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８５１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の磁気記録媒体のように反強磁性膜を２つの軟磁性層の間に設けた構成では、磁気記録層の広域にわたって記録情報が消失する、いわゆるＷＡＴＥＲ（Wide Area Track ERasure ）現象の抑制にそれほど効果がなく、適度な強さの保磁力を得ることができなかった。
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであり、所望とする保磁力をもたせてＷＡＴＥＲ現象を効果的に抑制することができる垂直磁気記録用の磁気記録媒体を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明により提供される垂直磁気記録用の磁気記録媒体は、磁気記録層に対する裏打ち層として複数の軟磁性層を備えた垂直磁気記録用の磁気記録媒体であって、上記複数の軟磁性層の間には、所望とする強さの保磁力を生じさせるように非磁性層が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
好ましくは、上記複数の軟磁性層は、同一の組成および同一の厚みをもち、かつ、外部磁界が作用しない状態での磁化方向が層面内において互いに逆向きをなすように形成されている。
【０００９】
好ましくは、上記非磁性層の厚みは、上記保磁力の強さをＨｃ、上記複数の軟磁性層間に生じる交換磁界の強さをＨｓ、上記軟磁性層の異方性磁界の強さをＨｋとした場合、以下の式が成り立つように設定されている。
【００１０】
【数２】
2007242099.tif 000003
【００１１】
このような構成によれば、複数の軟磁性層の間に非磁性層が設けられているため、軟磁性層間に反強磁性結合による交換磁界（Ｈｓ）を適当な強さで発生させることができ、これにより裏打ち層としての軟磁性層に所望とする保磁力を持たせてＷＡＴＥＲ現象を効果的に抑制することができる。
【００１２】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。図１〜３は、本発明に係る垂直磁気記録用の磁気記録媒体の一実施形態を示している。図１に示すように、本実施形態の磁気記録媒体Ａは、磁気ヘッドＢから垂直に印加される外部磁界Ｈに応じて磁区Ａ０ごとに垂直方向上向きあるいは下向きに磁化方向を保持可能な特性を持つものである。この磁気記録媒体Ａは、磁気ヘッドＢに対して遠い方から順に、基板層１、第１の軟磁性層２、非磁性層３、第２の軟磁性層４、中間層５、磁気記録層６、および保護層７を有して構成されている。第１および第２の軟磁性層２，４ならびに非磁性層３は、磁気記録層６に対する裏打ち層１０として設けられている。
【００１４】
基板層１は、たとえば非磁性材料のガラスからなり、厚みがたとえば０．６ｍｍ程度に形成されている。
【００１５】
第１の軟磁性層２および第２の軟磁性層４は、同一の組成および同一の厚みをもち、組成がＣｏ８０Ｚｒ１０Ｎｂ１０の軟磁性材料からなる。第１および第２の軟磁性層２，４のそれぞれの厚みｔは、たとえば２５ｎｍ程度である。第１および第２の軟磁性層２，４のそれぞれは、たとえば９００ｅｍｕ／ｃｃ（＝１０3Ａ／ｍ）程度の飽和磁化Ｍｓをもつとともに、たとえば２５Ｏｅ（＝１０3／４πＡ／ｍ）程度の異方性磁界Ｈｋをもつ。これら第１および第２の軟磁性層２，４は、図２の（Ａ）に示すように、外部磁界Ｈが作用しない状態での磁化方向（第１の軟磁性層２については破線の矢印、第２の軟磁性層４については実線の矢印で示す）が層面内において互いに逆向きをなすように形成されている。このような第１および第２の軟磁性層２，４は、磁気ヘッドＢから印加された磁束の通り道（磁路）として機能し、その磁束を再び磁気ヘッドＢに還流させるといった裏打ち層１０としての役割を果たす。なお、軟磁性材料としては、たとえば組成がＦｅ６０Ｃｏ３０Ｂ１０で１７００ｅｍｕ／ｃｃ（＝１０3Ａ／ｍ）程度の飽和磁化をもつ軟磁性材料でもよい。
【００１６】
非磁性層３は、たとえば非磁性材料のＲｕ（ルテニウム）からなり、厚みが第１および第２の軟磁性層２，４よりも相当小さく、たとえば０．８ｎｍ程度の厚みで第１および第２の軟磁性層２，４の間に形成されている。この厚みが極薄の非磁性層３によれば、第１および第２の軟磁性層２，４の間に交換磁界Ｈｓが生じ、その結果、磁化方向が一方向に揃いやすくなる。このような非磁性層３は、裏打ち層１０に所望とする磁気特性をもたせるために設けられている。交換磁界Ｈｓは、非磁性層３による交換結合エネルギーをσ、第１および第２の軟磁性層２，４の厚みをｔ、それらの飽和磁化をＭｓとした場合、次の式で一般的に定義される。なお、非磁性層３の交換結合エネルギーσは、０．５ｅｒｇ／ｃｍ2（＝１０-3Ｊ／ｍ2）程度となっている。
【００１７】
【数３】
2007242099.tif 000004
【００１８】
中間層５は、たとえば下地としてのＰｔ（プラチナ）層５Ａと非磁性をもつＲｕ層５Ｂとの多層構造からなる。Ｐｔ層５Ａは、厚みが５ｎｍ程度に形成されており、Ｒｕ層５Ｂは、厚みが２０ｎｍ程度に形成されている。このような中間層５は、磁気記録層６の結晶配向性を向上させるために設けられている。
【００１９】
磁気記録層６は、たとえば組成がＣｏ７７Ｃｒ１０Ｐｔ１３−ＳｉＯ2１１（ＣＣＰ−ＳｉＯ2）の磁性材料からなり、厚みがたとえば１７ｎｍ程度に形成されている。この磁気記録層６は、たとえば５２０ｅｍｕ／ｃｃ（＝１０3Ａ／ｍ）程度の飽和磁化をもち、垂直方向の保磁力が水平方向の保磁力よりも大きく、たとえば垂直方向の保磁力が４．２ｋＯｅ（＝１０6／４πＡ／ｍ）となっている。このような磁気記録層６には、磁区Ａ０ごとに垂直方向上向きあるいは下向きに磁化方向が揃った状態となり、これにより磁気記録がなされる。
【００２０】
保護層７は、たとえばカーボンの層からなり、厚みが３ｎｍ程度に形成されている。このような保護層７は、磁気記録層６に対して磁気ヘッドＢが接触するのを防ぐ役割をもつ。
【００２１】
次に、上記磁気記録媒体Ａの磁気特性、特に、第１および第２の軟磁性層２，４ならびに非磁性層３からなる裏打ち層１０の磁気特性について考察する。
【００２２】
まず、図２の（Ａ）に示すように、裏打ち層１０には、外部磁界Ｈが作用していない状態とし、第１および第２の軟磁性層２，４との磁化方向が層面内において互いに逆向きで磁化容易軸方向Ｆｅに沿った状態とする。このときの状態を初期状態とする。裏打ち層１０の層面内においては、磁化容易軸方向Ｆｅに対して垂直な方向に磁化困難軸方向Ｆｄが存在する。第１の軟磁性層２については、同図に破線の矢印で示すように、飽和磁化をＭｓ1、初期状態の磁化方向を磁化容易軸方向Ｆｅに沿って右向きとする。第２の軟磁性層４については、同図に実線の矢印で示すように、飽和磁化をＭｓ2、初期状態の磁化方向を磁化容易軸方向Ｆｅに沿って左向きとする。
【００２３】
ここで、図２の（Ａ）に示すように、磁化容易軸方向Ｆｅに対して外部磁界Ｈが任意になす角をθ0、外部磁界Ｈに対して飽和磁化Ｍｓ1，Ｍｓ2が任意になす角をθ1，θ2とした場合、裏打ち層１０がもつ磁気エネルギーＥは、次の式（２）で与えられる。
【００２４】
【数４】
2007242099.tif 000005
【００２５】
上記式（２）において、Ｋｕは、第１および第２の軟磁性層２，４がもつ単位体積当たりの磁気異方性エネルギー（磁気異方性定数）であり、Ｍｓは、Ｍｓ＝Ｍｓ1＝Ｍｓ2としている。式（２）の右辺において、第１項は、磁気異方性エネルギーを表し、第２項は、外部磁界Ｈに起因するゼーマンエネルギーを表し、第３項は、交換結合エネルギーを表している。
【００２６】
そして、図２の（Ｂ）に示すように、初期状態の裏打ち層１０に対して磁化困難軸方向Ｆｄに沿って外部磁界Ｈが作用した場合と、同図の（Ｃ）に示すように、磁化容易軸方向Ｆｅに沿って外部磁界Ｈが作用した場合とについて、第１および第２の軟磁性層２，４の磁化過程を数学的モデルに基づいてシミュレーションを行う。
【００２７】
まず、磁化困難軸方向Ｆｄに外部磁界Ｈが作用した場合に磁化過程がどうなるか検討する。この場合、外部磁界Ｈのなす角θ0は、θ0＝π／２となり、飽和磁化Ｍｓ1，Ｍｓ2のなす角θ1，θ2は、θ1＝−π／２，θ2＝π／２から最終的にθ1＝０，θ2＝０になる。第１および第２の軟磁性層２，４は、同一の磁気特性をもち、かつ、磁化困難軸方向Ｆｄの外部磁界Ｈに対して対称的に飽和磁化Ｍｓ1，Ｍｓ2（＝Ｍｓ）が配向すると考えられるため、θ1＝−θ2＝θとする。これらθ0＝π／２，θ1＝−θ2＝θといった条件に基づいて式（２）を変形すると、次のようになる。
【００２８】
【数５】
2007242099.tif 000006
【００２９】
次に、上記式（３）をθで微分して磁気エネルギーＥが極値をとる条件を調べる。
【００３０】
【数６】
2007242099.tif 000007
【００３１】
ここで、異方性磁界Ｈｋは、一般的にＨｋ＝２Ｋｕ／Ｍｓ…（５）で定義される。この式（５）と式（１）とに基づき、上記式（４）については、以下の式（６）に変形することができる。
【００３２】
【数７】
2007242099.tif 000008
【００３３】
これにより、磁気エネルギーＥが極値をとる条件としては、式（６）が０となるための次のような式（７）で与えられる。
【００３４】
【数８】
2007242099.tif 000009
【００３５】
初期状態および式（３）を考慮した場合、磁気エネルギーＥは、式（７）のうち数式解ｃｏｓθ＝Ｈ／（Ｈｋ＋σ／ｔＭｓ）のときに極小値をとる。
【００３６】
ここで、第１および第２の軟磁性層２，４の飽和磁化Ｍｓを合成した磁化困難軸方向Ｆｄの磁化をＭtotalとすると、この磁化Ｍtotalは、次の式（８）で表すことができる。
【００３７】
【数９】
2007242099.tif 000010
【００３８】
磁化過程を調べるため、式（８）に式（７）の数式解を代入する。これにより、次のような式（９）が導かれる。
【００３９】
【数１０】
2007242099.tif 000011
【００４０】
これにより、図３に示すように、磁化困難軸方向Ｆｄに外部磁界Ｈが作用した場合の裏打ち層１０の磁化過程を表す磁化曲線ＭＨｄは、Ｍtotal＝０からＭtotal＝２Ｍｓ（Ｍ／Ｍｓ＝１）になるまで１／（Ｈｋ＋σ／ｔＭｓ）の傾きで概ね単調に増加し、外部磁界がＨａになると、Ｍ／Ｍｓ＝１となって磁化が飽和したような傾向を示す。この磁化が飽和する時点の外部磁界Ｈａは、式（９）にＭtotal＝２Ｍｓを代入し、さらに式（１）のＨｓ＝σ／ｔＭｓを代入することにより、Ｈａ＝Ｈｋ＋Ｈｓ…（１０）となる。これは、裏打ち層が単層である場合の異方性磁界Ｈｋに対し、交換磁界Ｈｓの分だけ磁化を飽和させる外部磁界Ｈａが大きくなることを意味している。
【００４１】
具体的な数値を式（９）に代入して上記の外部磁界Ｈａを求める。たとえば、Ｈｋ＝２５Ｏｅ（＝１０3／４πＡ／ｍ）、Ｍｓ＝９００ｅｍｕ／ｃｃ（＝１０3Ａ／ｍ）、ｔ＝２５ｎｍ、σ＝０．５ｅｒｇ／ｃｍ2（＝１０-3Ｊ／ｍ2）とした場合、外部磁界Ｈａは、Ｈａ＝２５＋２２２＝２４７Ｏｅ（＝１０3／４πＡ／ｍ）となる。これは、実際に実験して得られた結果と概ね合致している。
【００４２】
次に、磁化容易軸方向Ｆｅに外部磁界Ｈが作用した場合に磁化過程がどうなるか検討する。この場合、外部磁界Ｈのなす角θ0は、θ0＝０となり、飽和磁化Ｍｓ1，Ｍｓ2のなす角θ1，θ2は、θ1＝−π，θ2＝０から最終的にθ1＝０，θ2＝０になる。θ0＝０を式（２）に代入すると、次の式（１１）が得られる。
【００４３】
【数１１】
2007242099.tif 000012
【００４４】
次に、上記式（１１）をθ1，θ2で偏微分して磁気エネルギーＥが極値をとる条件を調べる。
【００４５】
【数１２】
2007242099.tif 000013
【００４６】
【数１３】
2007242099.tif 000014
【００４７】
上記式（１２）と式（１３）により、次の式（１４）が導かれる。
【００４８】
【数１４】
2007242099.tif 000015
【００４９】
式（１４）において左辺と右辺が等しくなるためには、θ1＝θ2＝０、θ1＝θ2、
θ1＝−θ2といった条件が考えられる。本来は、極小値および極大値の判定を行うべきであるが、θ1＝θ2の場合、反強磁性結合による交換結合エネルギーσが最大になることが明らかであるので、θ1＝−θ2の場合について調べる。式（１２）にθ1＝−θ2を代入すると、次のような式（１５）が導かれる。
【００５０】
【数１５】
2007242099.tif 000016
【００５１】
次に、初期状態θ1＝−π、θ2＝０から式（１５）の状態（θ1＝−θ2）になる遷移磁界について調べる。初期状態における磁化エネルギーＥ0と遷移磁界に達した時点の磁化エネルギーＥAとのエネルギー差Ｅdは、式（１１）から次の式（１６）で与えられる。
【００５２】
【数１６】
2007242099.tif 000017
【００５３】
式（１６）が０になるとき、磁化状態が遷移するので、式（１６）の括弧の中の数式が０になる条件を式（１５）から求める。
【００５４】
【数１７】
2007242099.tif 000018
【００５５】
これにより、図３に示すように、磁化容易軸方向Ｆｅに外部磁界Ｈが作用した場合の裏打ち層１０の磁化過程を表す磁化曲線ＭＨｅは、外部磁界Ｈが式（１７）のＨｃよりも大となる条件下において式（１５）で示されるような傾向を示す。すなわち、Ｈｃは、保磁力となる。このときの磁化の変化は、次のようになる。ここで、第１および第２の軟磁性層２，４の飽和磁化Ｍｓを合成した磁化容易軸方向Ｆｅの磁化をＭtotalとすると、この磁化Ｍtotalは、次の式（１８）で表すことができる。
【００５６】
【数１８】
2007242099.tif 000019
【００５７】
磁化の変化を調べるため、上記式（１８）に式（１５）を代入する。
【００５８】
【数１９】
2007242099.tif 000020
【００５９】
これにより、磁化容易軸方向Ｆｅに外部磁界Ｈが作用した場合には、磁化が飽和する時点の外部磁界Ｈｂは、式（１９）に基づいてＨｂ＝Ｈｓ−Ｈｋ…（２０）となる。これは、交換磁界Ｈｓから異方性磁界Ｈｋを差し引いた分だけで磁化が飽和することを意味するが、その理由は、磁化容易軸方向Ｆｅにおいて磁気エネルギーが低下するためである。
【００６０】
ここで、初期状態θ1＝−π、θ2＝０からθ1＝−θ2に遷移し、最終的にθ1＝θ2＝０となる条件としては、次のようになる。
【００６１】
【数２０】
2007242099.tif 000021
【００６２】
上記式（２１）の条件から、Ｈｓ＜２Ｈｋの場合、Ｈ＝Ｈｋでθ1＝−π、θ2＝０からθ1＝θ2＝０へと磁化遷移が起こると考えられる。
【００６３】
上記式（１）を式（２１）に代入し、具体的な数値に基づいて交換結合エネルギーσの条件を調べる。たとえば、Ｈｋ＝２５Ｏｅ（＝１０3／４πＡ／ｍ）、Ｍｓ＝９００ｅｍｕ／ｃｃ（＝１０3Ａ／ｍ）、ｔ＝２５ｎｍとした場合、初期状態θ1＝−π、θ2＝０からθ1＝−θ2に遷移し、最終的にθ1＝θ2＝０となる条件は、σ＞０．１１３ｅｒｇ／ｃｍ2（＝１０-3Ｊ／ｍ2）となる。これは、先述したように交換結合エネルギーσがσ＝０．５ｅｒｇ／ｃｍ2（＝１０-3Ｊ／ｍ2）であるので、磁化遷移が起こる条件を満たしている。
【００６４】
また、式（１７）から保磁力Ｈｃを求めると、Ｈｃ＝７０．２Ｏｅ（＝１０3／４πＡ／ｍ）となる。
【００６５】
また、式（１９）に式（１７）を代入すると、初期状態θ1＝−π、θ2＝０からθ1＝−θ2に遷移する場合の相対磁化Ｍａ／Ｍｓの値が求まり、この相対磁化Ｍａ／Ｍｓは、Ｍａ／Ｍｓ＝０．３６程度となる。
【００６６】
さらに、式（２０）に基づき、磁化が飽和する時点の外部磁界Ｈｂを求めると、この外部磁界Ｈｂは、Ｈｂ＝１９７．２Ｏｅ（＝１０3／４πＡ／ｍ）程度となる。
【００６７】
以上をまとめると、磁化困難軸方向Ｆｄと磁化容易軸方向Ｆｅとのそれぞれに外部磁界Ｈが作用した場合の裏打ち層１０の磁化過程を表す磁化曲線ＭＨｄ，ＭＨｅは、次のようになる。
【００６８】
【数２１】
2007242099.tif 000022
【００６９】
したがって、本実施形態の磁気記録媒体Ａによれば、第１および第２の軟磁性層２，４の間に適当な厚みの非磁性層３が設けられているため、第１および第２の軟磁性層２，４間に反強磁性結合による交換磁界Ｈｓを適当な強さで発生させることができ、これにより裏打ち層１０に所望とする保磁力Ｈｃを持たせてＷＡＴＥＲ現象を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る垂直磁気記録用の磁気記録媒体の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す磁気記録媒体の磁気特性を解析するための参考図である。
【図３】図１に示す磁気記録媒体の磁気特性を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
Ａ    垂直磁気記録用の磁気記録媒体
２    第１の軟磁性層
３    非磁性層
４    第２の軟磁性層
６    磁気記録層
１０  裏打ち層
【図１】
2007242099.tif 000024
【図２】
2007242099.tif 000025
【図３】
2007242099.tif 000026