(57)【要約】【課題】高密度記録を実現する上で好適となる熱アシスト磁気記録媒体を提供する。【解決手段】磁化情報を記録するための磁気記録層１ｄを、熱膨張率が負である磁気異方性誘発補助層１ｃに積層した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の一部を局所加熱しながら外部磁界を印加することによって情報を記録する熱アシスト磁気記録媒体において、
磁化情報を記録するための磁気記録層を、熱膨張率が負である磁気異方性誘発補助層に積層したことを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の熱アシスト磁気記録媒体において、前記磁気異方性誘発補助層から前記磁気記録層に対して引っ張り応力が発生し、前記磁気記録層の磁歪を介して、前記磁気記録層の磁気異方性エネルギーが増加することを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の熱アシスト磁気記録媒体において、前記磁気記録層が上下２層の磁気異方性誘発補助層によって挟まれていることを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の熱アシスト磁気記録媒体において、前記磁気異方性誘発補助層は、スカンジウム、タングステン、及び酸素を含有することを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項４記載の熱アシスト磁気記録媒体において、前記磁気異方性誘発補助層はSc2W3O12からなることを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体の一部を局所加熱しながら外部磁界を印加することによって情報を記録する熱アシスト磁気記録媒体に関し、更に詳細には、伝播光のレーザ光照射や近接場光照射等により、局所加熱を行いながら外部磁界を印加して情報を記録する熱アシスト磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光と磁気の融合技術としてハイブリッド記録又は光アシスト磁気記録技術が注目されている。これは、磁気記録層に伝播光のレーザ光や近接場光を照射して局所的に加熱した部分の保磁力を低下させた状態で外部磁界を印加して記録し、GMR素子等で記録磁化を読み出す技術である。局所的に加熱することから、熱アシスト磁気記録技術とも呼ぶ。以下、本明細書においては、熱アシスト磁気記録という表現を用いる。例えば、特開平4-176034号公報に、補償温度が略室温であるフェリ磁性材料からなる記録層が形成された磁気記録媒体が開示されている。特開平4-176034号公報では、記録時には、記録層に光ビームを照射して記録部位を昇温し、保磁力を小さくした状態で、外部磁界を印加して、情報を記録する。再生時にも、光ビームを照射し、再生部位の磁化を大きくし、そこからの漏洩磁界を磁気ヘッドを介して検出することにより情報を読み出す。このようにすることで、クロストーク低減や再生信号のS/N向上が可能となる。
【０００３】
「応用物理」第72巻、第5号（2003）592-595頁には、熱分布を再生に利用して隣接トラックからのクロストークを抑制する技術が紹介されている。これは、磁気的補償温度を約７０℃に設定し、再生する際にアシスト光を照射し、隣接トラック上に磁気的補償温度が出現するようにして再生することで隣接トラックからのクロストークを抑制する技術である。熱アシスト磁気記録技術における保磁力の温度依存性に関しては、T. W. McDaniel, W. A. Challener, and K. Sendur, IEEE Trans. Magn., vol 39, 1972-1979 (2003)に、保磁力の位置微分に着目した研究が報告されている。
【０００４】
熱アシスト磁気記録技術では、室温における磁気異方性エネルギーが巨大であっても、局所加熱で磁気異方性エネルギーを減ずることにより磁気記録が可能となる。この磁気異方性エネルギーを制御するための技術として、特開平10-233015号公報に、常温において下地基板内に形成された独立の磁性粒子の各磁性粒子に圧縮又は引っ張り応力が作用して磁気異方性が与えられている磁気記録媒体が開示されている。また、近年、熱膨張率が負である材料の研究が行われている。例えば、http://www.isis.rl.ac.uk/isis2001/reports/12116.PDFに、ISIS実験報告として公開されている。これによれば、Sc2W3O12が負の熱膨張率を有していることが示されている。また、米国特許第5,514,360号明細書あるいは、http://www.hwi.buffalo.edu/ACA/ACA97/abstracts/text/E159.htmlに、ZrW2O8とHfW2O8が、高温で熱膨張率が負であることが示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平4-176034号公報
【特許文献２】特開平10-233015号公報
【特許文献３】米国特許第5,514,360号明細書
【非特許文献１】「応用物理」第72巻、第5号（2003）592-595頁
【非特許文献２】IEEE Trans. Magn., vol 39, 1972-1979 (2003)
【非特許文献３】http://www.isis.rl.ac.uk/isis2001/reports/12116.PDF
【非特許文献４】http://www.hwi.buffalo.edu/ACA/ACA97/abstracts/text/E159.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来技術では、従来の磁気記録技術あるいは光磁気記録技術の延長線上の技術が用いられており、極めて高密度な記録に好ましい磁気異方性エネルギーの温度依存性を実現することが困難であった。ここで、好ましい磁気異方性エネルギーの温度依存性とは、記録を所望する領域における温度では低下している一方で、記録領域に隣接する領域における温度では十分に高いという特性を満たすものである。これにより、クロスライトを回避できる。熱アシスト磁気記録では、室温以上の温度に局所的に加熱するため、記録層の磁気異方性エネルギーを適切に高く保つことが重要であるが、こうした磁気異方性エネルギーを所望にすることが難しかった。また、ISIS実験報告のSc2W3O12は、記録媒体に適用するものではない。
【０００７】
こうした状況を鑑み、本発明においては、光アシスト磁気記録技術に好適な異方性エネルギーの温度依存性を実現する具体策を与え、高密度記録を実現する上で好適となる熱アシスト磁気記録媒体を提供することを目的とする。より具体的には、室温以上の温度に局所的に加熱された記録層の磁気異方性エネルギーを適切に高く保つことが可能な熱アシスト磁気記録媒体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】
【０００８】
本発明の熱アシスト磁気記録媒体は、磁化情報を記録するための磁気記録層を熱膨張率が負である磁気異方性誘発補助層に積層したことを特徴とする。磁気異方性誘発補助層から磁気記録層に対して引っ張り応力が発生し、磁気記録層の磁歪を介して、磁気記録層の磁気異方性エネルギーが増加する。磁気異方性誘発補助層は、磁気記録層の上下に設けてもよい。
【０００９】
レーザ照射された領域の磁気異方性エネルギーの減少を抑制することにより、隣接領域における温度で十分に高く磁気異方性エネルギーを保つことができ、クロスライトを回避できる。
【００１０】
熱膨張率が負である材料としては、スカンジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、酸素を含有する材料を用いることが可能である。このうち、スカンジウム、タングステン、酸素を含有する材料としては、Sc2W3O12が400K程度の比較的高温で熱膨張率が負であるため好ましい。また、ジルコニウム、タングステン、酸素を含有する材料としては、ZrW2O8が比較的高温で熱膨張率が負であるため好ましい。また、ハフニウム、タングステン、酸素を含有する材料としては、HfW2O8が比較的高温で熱膨張率が負であるため好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、磁区の形状安定性が優れる記録が可能となり、極めて高密度な記録のできるシステム構築が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の熱アシスト磁気記録媒体の実施例について図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明による熱アシスト磁気記録媒体の構成例を示す摸式図である。本実施例の熱アシスト磁気記録媒体１は、基板１ａ上に、熱拡散層１ｂ、磁気異方性誘発補助層１ｃ、磁気記録層１ｄ及び保護層１ｅを順次形成した構造を有する。磁気記録層１ｄは情報が磁化情報として記録される層である。熱拡散層１ｂは、局所的な加熱を行うための伝播光のレーザ光あるいは近接場光が熱アシスト磁気記録媒体１に照射された際、磁気異方性誘発補助層１ｃと磁気記録層１ｄに加えられた熱を拡散するための層である。熱拡散層１ｂ、磁気異方性誘発補助層１ｃ、磁気記録層１ｄ及び保護層１ｅは、スパッタリング、蒸着などの方法により形成することができる。
【００１４】
基板１ａには、ガラス、シリコン、石英、プラスチック、アルミニウムなどを用いることができる。熱拡散層１ｂには、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの貴金属、並びに、Ａｌ、Ａｌ合金などの金属を１０ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚に形成したものを用いることができる。磁気異方性誘発補助層１ｃとしては負の熱膨張率を有する材料、例えばSc2W3O12を用いることができる。膜厚は５ｎｍ〜２０ｎｍとする。磁気記録層１ｄとしては、後述する固有の磁気異方性エネルギーの温度依存性を有する記録材料を用いる。磁気記録層１ｄの膜厚は５ｎｍ〜２０ｎｍとする。保護層１ｅには、ダイヤモンドライクカーボン、紫外線硬化樹脂、ＳｉＮ等を３ｎｍ〜５ｎｍの膜厚で形成する。
【００１５】
次に、上記構成の中で、磁気異方性誘発補助層１ｃと磁気記録層１ｄとの界面に、レーザ光照射によって引っ張り応力が発生する機構について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、図1の熱拡散層１ｂ、磁気異方性誘発補助層１ｃ、磁気記録層１ｄを取り出して示した図である。レーザ光照射により、図２（ｂ）に四角で囲んで示すように、磁気異方性誘発補助層１ｃ及び磁気記録層１ｄが局所的に加熱される。レーザ光照射としては、光記録媒体で通常使用される伝播光を用いたが、近接場光であっても構わない。このように局所的に加熱されると、磁気異方性誘発補助層１ｃでは、負の熱膨張率に起因して、図２（ｃ）に示すように局所的に凹形状に変形する。この凹形状の変形は、磁気異方性誘発補助層１ｃと磁気記録層１ｄとの界面に、矢印で示すように引っ張り応力を発生させる。
【００１６】
次に、上記のように磁気異方性誘発補助層１ｃと磁気記録層１ｄとの界面に発生した引っ張り応力が、磁歪を介して磁気異方性エネルギーを誘発する機構に関して、図３を用いて説明する。磁気異方性誘発補助層１ｃと磁気記録層１ｄとの密着性が良い系では、磁気記録層１ｄの膜面内部では変形しづらくなり、膜面垂直方向に歪みεを生ずる。膜面内部で変形しづらいということは、磁気記録層１ｄにおいて面内応力σが圧縮力として加わることを意味する。ここで、膜面垂直方向歪みεは、磁気記録層１ｄにおける磁歪となり、磁気異方性エネルギーを誘発する。
【００１７】
詳細に述べると、膜面垂直方向歪みεが磁気異方性エネルギーを誘発すると仮定すれば、誘発された有効磁気異方性エネルギー密度ΔKuは次式(1)で表すことができる。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
ここで、λは磁歪係数を表している。また面内応力σは、膜面垂直方向歪みε、ヤング率Y、ポアソン比μを用いて次式(2)で表される。
【００２０】
【数２】
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【００２１】
式(2)を式(1)に代入することで次式を得る。
【００２２】
【数３】
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【００２３】
ここで一例として、磁気記録層１ｄとしてＴｂＦｅＣｏのようなアモルファス材料を用いた場合、室温における磁歪係数λを1.0×10−3、ヤング率Yを7.0×1011 dyn/cm2、ポアソン比μを0.3とすると式(3)が成立し、式(3)を用いると室温における係数として式(4)を導くことができる。磁歪係数λの数値は、文献２より見積もった。式(3)と式(4)を用いて、ΔKuの歪み依存性を求めた結果を、図４に示す。
【００２４】
【数４】
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【００２５】
次に、図５に示すようにキュリー温度Tcが530Kであった場合について考える。図５は、本発明者が算出したものである。図５の縦軸は、式(3)を歪みεで割った係数であり、単位歪みあたりの磁気異方性エネルギー密度を意味している。図５の縦軸の係数に歪みεを乗ずることにより、磁気異方性エネルギー密度を得ることができる。なお、λ_111は(111)面に対する磁歪係数を示す。絶対温度T（K）に対して図５からフィッティングすることで次の近似式を得た。
【００２６】
【数５】
2007026511.tif 000007
【００２７】
式(5)と図５を用いて、各温度における磁気異方性エネルギー密度の歪み依存性を求めた結果を、図６に示す。図６の算出において、熱線膨張係数は考慮していない。すなわち、熱線膨張係数を考慮せずに、各温度における磁気異方性エネルギー密度の歪み依存性を求めると、図６の結果を得る。
【００２８】
次に、熱膨張率を考慮した場合を検討する。磁気異方性誘発補助層１ｃの材料であるSc2W3O12の熱膨張率は、−8.9×10−5 (1/K)であった。既に説明したように、磁気異方性誘発補助層１ｃと磁気記録層１ｄとの密着性が良いため、磁気記録層１ｄの膜面内部では変形しづらくなり、磁気記録層１ｄでは膜面垂直方向に歪みεを生ずる。これから、磁気記録層１ｄにおける熱膨張率αTとして次式を以下では用いることとする。
【００２９】
αT＝8.9×10−5 (1/K)        …(6)
【００３０】
ここで、熱膨張率αTに起因する歪みを求めるにあたり、ｘ、ｙ、ｚ方向に等方的に歪みを生ずる場合と、ｚ方向のみに歪みを生ずる場合とを、図７に模式的に示す。
【００３１】
まず、図７（ａ）のように、ｘ、ｙ、ｚ方向に等方的に歪みを生ずる場合、ｘ、ｙ、ｚ方向の歪みεｘ、εｙ、εｚと応力σｘ、σｙ、σｚとの間には、ポアソン比μとヤング率Ｙとを用いて次式が成立する。
【００３２】
【数６】
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【００３３】
次に、図７（ｂ）のようにｚ方向のみに歪みが生ずる場合、ｘ方向の歪みεｘとｙ方向の歪みεｙは、熱線膨張分だけ押し戻されると考えることにより、押し戻された歪みをεとすれば次式が成立する。
【００３４】
【数７】
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【００３５】
その時のｚ方向の歪みを、図７（ｂ）に示すようにεｚ＋Δεｚと表すとすれば、式(8)を式(7)に代入し、Δεｚに対応するｚ方向の応力がゼロであることを考慮して次式(9)を得る。式(9)より式(10)(11)(12)が得られる。
【００３６】
【数８】
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【００３７】
式(10)と式(11)から式(13)が得られ、さらに式(12)と式(13)から式(14)が得られる。
【００３８】
【数９】
2007026511.tif 000011
【００３９】
熱線膨張係数αTにより等方歪みεを生ずると仮定することにより、式(14)を用いてεｚ＋Δεｚを次式のように求めることができる。
【００４０】
【数１０】
2007026511.tif 000012
【００４１】
式(15)を用いて、熱膨張率αTに起因する歪みの温度依存性を求めた結果を、図８に示す。図８においては300(K)における歪みεをゼロとしている。
【００４２】
ここで、図８のεと式(5)を用いることで、熱膨張率αTに起因する歪みが誘発する磁気異方性エネルギー密度を各温度で求めることが可能となる。実際に算出した結果を図９に示す。図９に示したΔKuの意味を考えてみる。このΔKuはintrinsicな磁気異方性エネルギー密度とは異なり、熱膨張率による歪みが誘発したものである。このように考えれば、図９に示したΔKuがintrinsicな磁気異方性エネルギー密度に加わることが、熱膨張率に起因する歪みが誘発する結果と見なすことができる。
【００４３】
図１０に、intrinsicな磁気異方性エネルギー密度の一例と、熱膨張率により誘発されたΔKuを加算したトータルの磁気異方性エネルギー密度を示す。このように、intrinsicな磁気異方性エネルギー密度に比較して、高温領域でトータルの磁気異方性エネルギーが大きい温度特性を得ることができた。すなわち、熱膨張率による歪みが誘発した磁気異方性エネルギー密度を利用することで、熱アシスト磁気記録に好適な磁気異方性エネルギー密度の温度依存性を得ることができた。
【００４４】
このように熱アシスト磁気記録に好適な磁気異方性エネルギー密度の温度依存性により、記録時にレーザ光照射した際には、磁気異方性誘発補助層１ｃにより誘発された磁気異方性エネルギーにより、局在的に加熱された部分に、クロスライトの小さい記録磁区を磁気記録層１ｄに形成できる。局在的に加熱された部分は、レーザ光照射後には、急速に冷却され、磁気異方性エネルギーは急速に増大するため、記録磁区形状は安定となる。すなわち、記録を所望する箇所のみ微細な記録磁区を形成し、隣接領域をクロスライトすることを抑制するので、安定した記録磁区形成ができる。
【実施例２】
【００４５】
図１１は、本発明による熱アシスト磁気記録媒体の他の構成例を示す摸式図である。本実施例の熱アシスト磁気記録媒体１０は、基板１ａ上に、熱拡散層１ｂ、磁気異方性誘発補助層１ｃ、磁気記録層１ｄ、磁気異方性誘発補助層１ｆ及び保護層１ｅを順次形成した構造を有する。実施例１と同様に、磁気記録層１ｄは情報が磁化情報として記録される層であり、熱拡散層１ｂは、局所的な加熱を行うための伝播光のレーザ光あるいは近接場光が熱アシスト磁気記録媒体１０に照射された際、磁気異方性誘発補助層１ｃと磁気記録層１ｄに加えられた熱を拡散するための層である。熱拡散層１ｂ、磁気異方性誘発補助層１ｃ，１ｆ、磁気記録層１ｄ及び保護層１ｅは、スパッタリング、蒸着などの方法により形成することができる。
【００４６】
本実施例においては、レーザ光が照射された際には、図１２に四角で囲んで示した領域がレーザ光照射によって局所的に加熱され、矢印で示すように磁気記録層１ｄの両側から引っ張り応力が生ずる。この引っ張り応力で磁気異方性エネルギーが誘発され、熱アシスト磁気記録に好適な磁気異方性エネルギー密度の温度依存性を得ることができるのは、実施例１と同様である。更に、記録時にレーザ光照射した際には、磁気異方性誘発補助層１ｃにより誘発された磁気異方性エネルギーにより、局在的に加熱された部分に、クロスライトの小さい記録磁区を磁気記録層１ｄに形成できることや、局在的に加熱された部分が、レーザ光照射後には、急速に冷却され、磁気異方性エネルギーは急速に増大するため、記録磁区形状は安定となる点も、実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による熱アシスト磁気記録媒体の構成例を示す摸式図。
【図２】磁気異方性誘発補助層と磁気記録層との界面に、レーザ光照射によって引っ張り応力が発生する機構の説明図。
【図３】磁気異方性誘発補助層と磁気記録層との界面に発生した引っ張り応力が、磁歪を介して磁気異方性エネルギーを誘発する機構の説明図。
【図４】磁歪により誘発された磁気異方性エネルギー密度の歪依存性を示す図。
【図５】単位歪当りの磁気異方性エネルギー密度の温度依存性を示す図。
【図６】各温度における磁気異方性エネルギー密度の歪依存性を示す図。
【図７】ポアソン比を考慮しない歪と考慮した歪の説明図。
【図８】熱膨張率に起因する歪の温度依存性を示す図。
【図９】熱膨張率に起因する歪が誘発する磁気異方性エネルギー密度の温度依存性を示す図。
【図１０】intrinsicな磁気異方性エネルギー密度とトータルの磁気異方性エネルギー密度を示す図。
【図１１】本発明による熱アシスト磁気記録媒体の他の構成例を示す摸式図。
【図１２】磁気異方性誘発補助層と磁気記録層との界面に、レーザ光照射によって引っ張り応力が発生する機構の説明図。
【符号の説明】
【００４８】
１：熱アシスト磁気記録媒体、１ａ：基板、１ｂ：熱拡散層、１ｃ：磁気異方性誘発補助層、１ｄ：磁気記録層、１ｅ：保護層、１ｆ：磁気異方性誘発補助層、１０：熱アシスト磁気記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007026511.tif 000019
【図８】
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【図９】
2007026511.tif 000021
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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