(57)【要約】【課題】残留磁化の熱安定性を確保しつつ良好なオーバーライト特性を有し、高記録密度化を図れる磁気記録媒体およびこれを備えた磁気記憶装置を提供する。【解決手段】基板１１と、基板１１上に記録層１３が形成され、記録層１３が下地層１２側から、第１磁性層１４、非磁性結合層１５、第２磁性層１６、第３磁性層１７、非磁性分断層１８、および第４磁性層１９が順に積層された構成からなる。記録層１３は、第１磁性層１４と第２磁性層１６とは、非磁性結合層１５を介して反強磁性的に交換結合している。さらに、第２磁性層１６と第３磁性層１７とは強磁性的に交換結合している。非磁性分断層１８は、第３磁性層１７と第４磁性層１９との交換結合を切っている。第３磁性層１７は、第２磁性層１６よりも異方性磁界が小さく、かつ飽和磁化が大きく設定される。【選択図】図２
2007317304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に、下地層、第１の磁性層、非磁性結合層、第２の磁性層、第３の磁性層、非磁性分断層、および第４の磁性層をこの順に積層してなり、
前記第１の磁性層と第２の磁性層とは反強磁性的に交換結合すると共に、前記第２の磁性層と第３の磁性層とは強磁性的に交換結合し、
前記第３の磁性層は、第２の磁性層よりも異方性磁界が小さく、かつ飽和磁化が大きい磁気記録媒体。
【請求項２】
前記第４の磁性層は、第２の磁性層と同等かそれよりも大きい異方性磁界を有することを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
前記第２の磁性層および第３の磁性層は、第２の磁性層の異方性磁界をＨｋ2、第３の磁性層の異方性磁界をＨｋ3とすると、Ｈｋ3＋２０００（Ｏｅ）≦Ｈｋ2の関係を満足することを特徴とする請求項１または２記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
前記第２の磁性層および第３の磁性層は、第２の磁性層の飽和磁化をＭｓ2、第３の磁性層の飽和磁化をＭｓ3とすると、Ｍｓ3>Ｍｓ2＋２００（ｅｍｕ／ｃｍ3）の関係を満足することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
前記第２の磁性層および第４の磁性層は、同一組成の強磁性材料からなることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
【請求項６】
前記第３の磁性層は、その膜厚が０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲に設定されてなることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
【請求項７】
前記第２の磁性層および第３の磁性層は、ＣｏＣｒＰｔまたはＣｏＣｒＰｔ−Ｘ3合金からなり、Ｘ3がＢ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、およびＣｕからなる群のうち少なくとも１種であり、
前記第３の磁性層は、第２の磁性層よりも原子濃度でＰｔ含有量が少なく、かつＣｏ含有量が多いことを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
【請求項８】
前記非磁性分断層は非磁性合金からなり、その膜厚が１．０ｎｍ〜３ｎｍの範囲に設定されてなることを特徴とする請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか一項記載の磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対して情報を書込みおよび読出しを行う記録再生手段とを備えた磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度記録に適した磁気記録媒体および磁気記憶装置に係り、特に記録層が複数の磁性層からなる磁気記録媒体および磁気記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録媒体は、近年高密度記録化が急速に進められ、年率１００％の伸びを示している。現在主流の面内記録方式においては面記録密度の限界が２５０Ｇｂ／ｉｎ2と予想されている。面内記録方式の磁気記録媒体では、高密度記録での信号対雑音比（ＳＮ比）を確保するため、媒体ノイズの低減を図っている。媒体ノイズの低減のため、磁化領域を形成する磁性粒子の大きさを低減し、磁化領域同士の境界すなわち磁化遷移領域のジグザグを低減等している。しかし、磁性粒子を微小化するとその体積が減少するので、熱揺らぎにより残留磁化が減少するという残留磁化の熱安定性の問題が生じてくる。
【０００３】
高記録密度を達成するために媒体ノイズの低減と残留磁化の熱安定性の両立を目的とする磁気記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図１に示す磁気記録媒体１００は、記録層１０１が、図示されない基板側から、第１磁性層１０３および第２磁性層１０５が非磁性結合層１０４を介して反強磁性的に交換結合してなる交換結合層１０２、スペーサ層１０６、および第３磁性層１０８が堆積した構造を有する。磁気記録媒体１００は、交換結合層１０２を備えることで、残留磁化の熱安定性を高めている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／００９８３９０号明細書（第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１に示す磁気記録媒体１００は、記録時に、第３磁性層１０８の紙面上方に位置する記録ヘッド（不図示）からの記録磁界によって情報が記録される。第２磁性層１０５は、第３磁性層１０８よりも記録ヘッドの磁極から離れているため、印加される記録磁界強度が相対的に弱くなる。さらに、第２磁性層１０５と第３磁性層１０８とは交換結合をしていないため、交換結合磁界が第３磁性層１０８から第２磁性層１０５に作用しない。このため、第２磁性層１０５の磁化反転がし難くなり、被書込み性能、例えばオーバーライト特性が劣化するという問題がある。オーバーライト特性が劣化すると、ＳＮ比の劣化が生じ、さらなる高記録密度化が困難になる。
【０００５】
これに対して第２磁性層１０５の異方性磁界を低下させることでオーバーライト特性を向上することが可能である。しかし、異方性磁界の低下によって残留磁化の熱安定性が低下してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、残留磁化の熱安定性を確保しつつ良好なオーバーライト特性を有し、高記録密度化を図れる磁気記録媒体およびこれを備えた磁気記憶装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、基板と、該基板上に、下地層、第１の磁性層、非磁性結合層、第２の磁性層、第３の磁性層、非磁性分断層、および第４の磁性層をこの順に積層してなり、前記第１の磁性層と第２の磁性層とは反強磁性的に交換結合すると共に、前記第２の磁性層と第３の磁性層とは強磁性的に交換結合し、前記第３の磁性層は、第２の磁性層よりも異方性磁界が小さく、かつ飽和磁化が大きい磁気記録媒体が提供される。
【０００８】
本発明によれば、第２の磁性層の記録素子側（基板とは反対側）に、第２の磁性層よりも異方性磁界が小さく、かつ飽和磁化が大きい第３の磁性層を設けている。第３の磁性層は第２の磁性層よりも異方性磁界が小さいので、より小さな記録磁界によって、第３の磁性層の磁化が反転する。第３の磁性層の磁化反転によって、第３の磁性層と強磁性に交換結合する第２の磁性層の磁化には、交換結合磁界が第３の磁性層と平行に印加される。これにより、第２の磁性層には記録磁界に加えて交換結合磁界が同じ向きに印加されるので、第２の磁性層の磁化が反転し易くなる。そのため、本発明の磁気記録媒体は、第３の磁性層がない場合よりも被書込み性能、例えばオーバーライト特性が向上する。本発明の磁気記録媒体は、さらに第２の磁性層に反強磁性的に交換結合する第１の磁性層を設けてあるので残留磁化の熱安定性が確保される。したがって、磁気記録媒体の高記録密度化が図れる。
【０００９】
本発明の他の観点によれば、上記の磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対して情報を書込みおよび読出しを行う記録再生手段とを備えた磁気記憶装置が提供される。
【００１０】
本発明によれば、残留磁化の熱安定性を確保しつつ良好なオーバーライト特性を有する磁気記録媒体を備えているので、高密度記録化が可能な磁気記憶装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、残留磁化の熱安定性を確保しつつ良好なオーバーライト特性を有し、高記録密度化を図れる磁気記録媒体およびこれを備えた磁気記憶装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照しつつ実施の形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る第１例の磁気記録媒体の断面図である。なお、図中の矢印は外部から磁界が印加されない状態での残留磁化の方向の一例を示している。これは、後の図３でも同様である。
【００１４】
図２を参照するに、第１例の磁気記録媒体１０は、基板１１と、基板１１上に、下地層１２、記録層１３、保護膜２０、および潤滑層２１が順に積層され、記録層１３が、下地層１２側から、第１磁性層１４、非磁性結合層１５、第２磁性層１６、第３磁性層１７、非磁性分断層１８、および第４磁性層１９が順に積層された構成からなる。
【００１５】
基板１１は、特に制限はなく、ガラス基板、ＮｉＰめっきアルミニウム合金基板、シリコン基板、プラスチック基板、セラミックス基板、カーボン基板等を用いることができる。
【００１６】
なお、基板１１の表面に、記録方向（磁気記録媒体１０が磁気ディスクの場合は周方向に相当する。）に沿った多数の溝からなるテクスチャ（例えば、機械的テクスチャ）が形成されてもよい。このようなテクスチャにより、記録層１３の各磁性層１４，１６，１７，１９の結晶配向性、特にｃ軸（磁化容易軸）を記録方向に配向させることができる。その結果、磁気記録媒体１０の磁気特性が向上し、さらに、記録再生特性、例えば再生出力や分解能が向上する。
【００１７】
下地層１２は、Ｃｒまたは体心立方（ｂｃｃ）結晶構造を有するＣｒ−Ｍ1合金から選択される。ここで、Ｍ1がＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｂ、およびＭｏからなる群のうち少なくとも一種である。下地層１２は、Ｃｒ−Ｍ1合金を用いることにより、その上の記録層１３との格子整合性を向上することで、記録層１３の各磁性層の結晶性および結晶配向性を高めることができる。また、下地層１２はＣｒまたはＣｒ−Ｍ1合金からなる層を複数積層してもよい。このように積層することにより下地層１２中の結晶粒子の肥大化を抑制し、さらに記録層１３の結晶粒子の肥大化を抑制できる。
【００１８】
なお、下地層１２の膜厚は特に限定されないが、磁性層１６の面内配向性を十分に向上させる点で３ｎｍ以上に設定されることが好ましく、かつ、磁性層１６の磁性粒子が過度に肥大化することを回避するために、３０ｎｍ以下の範囲に設定されることが好ましい。
【００１９】
記録層１３は、上述したように、下地層１２側から、第１磁性層１４、非磁性結合層１５、第２磁性層１６、第３磁性層１７、非磁性分断層１８、および第４磁性層１９が順に積層された構成からなる。第１磁性層１４と第２磁性層１６とは、非磁性結合層１５を介して反強磁性的に交換結合している。すなわち、第１磁性層１４の磁化と第２磁性層１６の磁化は、外部から磁界を印加しない状態では反平行となっている。また、第２磁性層１６と第３磁性層１７とは強磁性的に交換結合している。すなわち、第２磁性層１６の磁化と第３磁性層１７の磁化は、外部から磁界を印加しない状態では平行となっている。
【００２０】
第１〜第４磁性層１４，１６，１７，１９は、それぞれＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、およびＣｏＣｒ−Ｘ1合金からなる群のうちいずれかの強磁性材料からなり、Ｘ1はＢ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、およびＺｒからなる群のうち少なくとも１種である。なお、第１〜第４磁性層１４，１６，１７，１９の強磁性材料は六方細密充填（ｈｃｐ）結晶構造を有する。
【００２１】
第１磁性層１４は、ＣｏＣｒおよびＣｏＣｒ−Ｘ2合金からなる群のうちいずれかの強磁性材料からなることが好ましい。ここで、Ｘ2はＢ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、およびＺｒからなる群のうち少なくとも１種である。第１磁性層１４は、このようにＰｔを含まないため異方性磁界が比較的低くなるので、オーバーライト特性への悪影響を回避できる。第１磁性層１４として好適な強磁性材料は、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＢ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＭｎ、ＣｏＣｒＺｒが挙げられる。
【００２２】
また、第１磁性層１４の膜厚は０．５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲に設定される。第１磁性層１４は、後述するように第２磁性層１６と反強磁性的に交換結合し、第２磁性層１６（および第３磁性層１７）に記録された記録データのビットに相当する磁化領域の磁化（残留磁化）の熱的安定性を高めて、記録媒体としての長期信頼性を高める働きをする。
【００２３】
非磁性結合層１５は、例えばＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金、Ｉｒ系合金等から選択される。非磁性結合層１５は、Ｒｕはｈｃｐ結晶構造を有するため、第１磁性層１４および第２磁性層１６と格子整合性が良好な点で、ＲｕあるいはＲｕ系合金であることが好ましい。Ｒｕ系合金としてはＲｕ−Ｍ2（Ｍ2はＣｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＭｎからなる群のうち１種を含む。）が挙げられる。また、非磁性結合層１５の膜厚は０．４ｎｍ〜１．０ｎｍの範囲に設定される。この範囲に非磁性結合層１５の膜厚を設定することで、非磁性結合層１５を介して第１磁性層１４と第２磁性層１６とが反強磁性的に交換結合する。
【００２４】
第２磁性層１６は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、およびＣｏＣｒＰｔ−Ｘ3合金からなる群のうちいずれかの強磁性材料からなることが好ましい。ここで、Ｘ3がＢ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、およびＺｒからなる群のうち少なくとも１種である。第２磁性層１６として好適な強磁性材料は、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢＣｕ、ＣｏＣｒＰｔＢＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢＺｒが挙げられる。また、第２磁性層１６の膜厚は０．５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲に設定される。第２磁性層１６は、記録データのビットに相当する磁化領域が形成され、情報を記憶する働きを有する。
【００２５】
第３磁性層１７は、ＣｏＣｒおよびＣｏＣｒ−Ｘ1合金からなる群のうちいずれかの強磁性材料からなることが好ましい。ここで、Ｘ1はＢ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、およびＺｒからなる群のうち少なくとも１種である。第３磁性層１７として好適な強磁性材料は、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＢ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢが挙げられる。また、第３磁性層１７の膜厚は０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲に設定されることが好ましく、とりわけ１．０ｎｍ〜２．０ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。第３磁性層１７の膜厚が０．５ｎｍを切ると第２磁性層１６に対する体積比が低すぎるため、第３磁性層１７の低い磁気異方性磁界に起因するオーバーライト特性の改善効果が十分に発揮されず、５ｎｍを超えると、第２磁性層１６に対して体積比が大きすぎるために記録層１３の静的な保磁力を低下させることになる。
【００２６】
また、第３磁性層１７は、後述するように、記録時に、第２磁性層１６の磁化よりも小さい記録磁界により反転して第３磁性層１６の磁化が反転を容易化する交換結合磁界を印加する。
【００２７】
非磁性分断層１８はその材料は特に限定されないが、第３磁性層１７および第４磁性層１９との格子整合性が良好な点で、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金、およびＩｒ系合金からなる群のうちいずれかの非磁性材料から選択されることが好ましい。Ｒｕ系合金としてはＲｕに、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＭｎからなる群のうち少なくとも１種選択される非磁性材料が好ましい。
【００２８】
また、非磁性分断層１８は、その膜厚が第３磁性層１７と第４磁性層１９とが略交換結合をしない程度に設定される。具体的には、非磁性分断層１８の膜厚が１．０ｎｍ〜３ｎｍに設定される。非磁性分断層１８の膜厚が１．０ｎｍを切ると反強磁性的な交換結合が働き易くなり、３ｎｍを超えると第３磁性層１７が記録素子から離れるため記録されにくくなり、オーバーライト特性が低下する。また、非磁性分断層１８は、第２磁性層１６および第３磁性層１７の結晶粒子の成長を止め粒径の肥大化を抑制すると共に、結晶粒子の粒径分布幅が増大することを回避する。その結果、磁気記録媒体１０のＳＮ比が向上する。
【００２９】
第４磁性層１９は、上述した第２磁性層１６と同様の強磁性材料から選択される。また、第４磁性層１９の膜厚は０．５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲に設定される。第４磁性層１９は、記録データのビットに相当する磁化領域が形成され、情報を記憶する働きを有する。
【００３０】
次に記録層１３の各層の関係を以下に説明する。なお、第１磁性層１４〜第４磁性層１９の異方性磁界をそれぞれＨｋ1，Ｈｋ2，Ｈｋ3，Ｈｋ4とする。また、第１磁性層１４〜第４磁性層１９の飽和磁化をそれぞれＭｓ1，Ｍｓ2，Ｍｓ3，Ｍｓ4とする。
【００３１】
第３磁性層１７は、第２磁性層１６よりも異方性磁界が小さく、かつ飽和磁化が大きく設定される。すなわち、第２磁性層１６および第３磁性層１７は、
Ｈｋ3<Ｈｋ2、かつＭｓ3>Ｍｓ2  …  （１）
の関係を満足するように強磁性材料が選択される。これにより、オーバーライト特性等の被書き込み性能が向上する。この作用は以下の通りである。
【００３２】
第３磁性層１７は第２磁性層１６よりも異方性磁界が小さいので、記録時に、第３磁性層１７の磁化は、記録素子からの記録磁界によって、第２磁性層１６よりも小さい強度の記録磁界で、記録磁界の方向に反転する。この第３磁性層１７の磁化の反転により、第２磁性層１６の磁化には記録磁界に相まって、第２磁性層１６の磁化を反転させる方向の交換結合磁界が印加されるので、第２磁性層１６の磁化が反転し易くなる。さらに、第３磁性層１７は第２磁性層１６よりも飽和磁化が大きい（Ｍｓ3>Ｍｓ2）ので、交換結合エネルギーが大きく、そのため、第２磁性層１６に作用する交換結合磁界が大きくなる。その結果、第２磁性層１６はさらに反転し易くなる。
【００３３】
第２磁性層１６および第３磁性層１７の強磁性材料がＣｏＣｒＰｔあるいはＣｏＣｒＰｔ−Ｘ3合金からなる場合は、原子濃度で各元素の含有量を表すと、第３磁性層１７が第２磁性層１６よりもＰｔ含有量が少なく、かつＣｏ含有量が多く設定されることが好ましい。このように設定することで、上記のＨｋ3<Ｈｋ2、かつＭｓ3>Ｍｓ2の関係を満足しうる。異方性磁界がＰｔ含有量により制御可能であり。例えば、Ｐｔ含有量を少なくすることで、異方性磁界を低減できる。また、飽和磁化がＣｏ含有量により制御可能である。例えば、Ｃｏ含有量を多くすることで、飽和磁化を増加できる。なお、第３磁性層はＰｔを含まない組成の強磁性材料から構成してもよい。
【００３４】
さらに、第２磁性層１６および第３磁性層１７は、オーバーライト特性が顕著に向上する点で、Ｈｋ3＋２０００（Ｏｅ）≦Ｈｋ2…  （２）の関係を満足することが好ましく、とりわけＨｋ3＋５０００（Ｏｅ）≦Ｈｋ2…  （３）の関係を満足することが好ましい。なお、上式（２）および（３）中のＨｋ2およびＨｋ3の単位はＯｅである。
【００３５】
また、第２磁性層１６および第３磁性層１７は、第３磁性層１７の異方性エネルギーを十分に確保できる点で、Ｍｓ3>Ｍｓ2＋２００ｅｍｕ／ｃｍ3…  （４）の関係を満足することが好ましい。なお上式（４）中のＭｓ2およびＭｓ3の単位はｅｍｕ／ｃｍ3である。またさらに、第２磁性層１６および第３磁性層１７は、上式の異方性磁界の関係（（２）または（３））と、飽和磁化の関係（（４））とを同時に満足することが特に好ましいことはいうまでもない。
【００３６】
なお、第２磁性層１６および第３磁性層１７において、上記の好ましい異方性磁界あるいは飽和磁化の差はその差が確保できる場合に適用されることはいうまでもない。
【００３７】
また、第２磁性層１６と第４磁性層１９とは同一材料からなることが好ましい。上述したように第２磁性層１６および第４磁性層１９は記録データの各ビットを記録する機能を有する。そのため、第２磁性層１６と第４磁性層１９とを同一材料とすることで両層１６，１９を略同一の磁気特性に設定し、磁化遷移幅やビット長を略同一に設定できる。
【００３８】
また、第４磁性層１９は、第２磁性層１６よりも異方性磁界の大きな強磁性材料から構成してもよい。第４磁性層１９は他の磁性層と交換結合していないため、異方性磁界のより大きな強磁性材料から構成することで、残留磁化の熱的安定性を高めることができる。なお、第４磁性層１９は、第２磁性層１６よりも記録素子側にある。そのため、印加される記録磁界の強度が第２磁性層１６よりも大きくなるので、オーバーライト特性の悪化を抑制できる。
【００３９】
第１磁性層１４および第２磁性層１６は、Ｈｋ1≦Ｈｋ2の関係を満足することが好ましい。第１磁性層１４は、第２磁性層１６と同等かそれよりも異方性磁界の小さな強磁性材料から構成することで、第１磁性層１４の磁化の反転が容易になり、外部から磁界が印加されない状態で、第２磁性層１６の磁化に対して反平行な磁化を確実に形成できる点で好ましい。
【００４０】
なお、異方性磁界は強磁性材料に固有の物性値である。異方性磁界は、磁気トルク計や２軸方向の磁化を検出可能な振動試料型磁力計により測定可能である。
【００４１】
なお、上述した記録層１３の構成から第１磁性層１４〜第４磁性層１９の残留磁化をそれぞれＢｒ1，Ｂｒ2，Ｂｒ3，Ｂｒ4、膜厚をそれぞれｔ1，ｔ2，ｔ3，ｔ4とすると、記録層１３の膜厚残留磁束密度積は、外部から磁界を印加しない状態で、第１磁性層１４のみが他の磁性層と残留磁化の方向が反対向きであるので、Ｂｒ4×ｔ4＋Ｂｒ3×ｔ3＋Ｂｒ2×ｔ2−Ｂｒ1×ｔ1と表される。再生出力は、記録密度が比較的低い領域において記録層１３の残留磁化膜厚積と比例する。したがって、Ｂｒ1〜Ｂｒ4、およびｔ1〜ｔ4を設定することで、磁気記憶装置に適した再生出力が得られるように記録層１３の膜厚残留磁束密度積を設定する。記録層１３において第１磁性層１４を設けることで、第１磁性層１４〜第４磁性層１９全体の膜厚を増加できるので、記録層１３全体の残留磁化の熱安定性を高めることができる。
【００４２】
保護膜２０は、例えば膜厚が０．５ｎｍ〜１５ｎｍであり、アモルファスカーボン、水素化カーボン、窒化カーボン、および酸化アルミニウム等から選択される材料により構成される。なお、保護膜２０はその材料に特に制限はない。
【００４３】
潤滑層２１は、例えば膜厚が０．５ｎｍ〜５ｎｍのパーフルオロポリエーテルが主鎖の潤滑剤などにより構成される。潤滑剤としては、例えば、末端基がヒドロキシル基やピペロニル基等からなるパーフルオロポリエーテルを用いることができる。なお、潤滑層２１は、保護膜２０の材料に応じて設けてもよく、設けなくともよい。
【００４４】
次に、図２を参照しつつ、第１例の磁気記録媒体の製造方法を説明する。
【００４５】
最初に、基板１１の表面を洗浄・乾燥後、基板１１を加熱処理する。基板１１の加熱処理は、真空雰囲気でヒータ等により基板を所定の温度、例えば１５０℃に加熱する。なお、加熱処理の前に、基板表面にテクスチャ処理してもよい。テクスチャ処理としては、基板１１が円盤状の場合、周方向に沿って多数の溝を形成する機械的テクスチャ処理が挙げられる。このようなテクスチャを形成することで、記録層１３のｃ軸を周方向に配向させることができる。
【００４６】
次いで、スパッタ装置、例えばＤＣ（直流）マグネトロンスパッタ装置やＲＦ（交流）スパッタ装置を用いて、上述した材料からなるスパッタターゲットを使用して、下地層１２、記録層１３の各層１４〜１９を順に形成する。具体的には、ＤＣマグネトロン法により各層を形成する成膜室が連続して配置されたスパッタ装置を用いて、成膜室内にＡｒガスを供給し、例えば圧力０．６７Ｐａ、所定の投入電力を供給して成膜する。なお、スパッタ装置は成膜前に予め１０-7Ｐａまで排気し、その後Ａｒガス等の雰囲気ガスを供給することが好ましい。
【００４７】
次いで、記録層１３上に、スパッタ法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、ＦＣＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｃａｔｈｏｄｉｃ  Ａｒｃ）法等を用いて保護膜２０を形成する。なお、上述した下地層１２を形成する工程から保護膜２０を形成する工程までは、工程間は真空あるいは不活性ガス雰囲気に保持することが好ましい。これにより、成膜した各層の表面の清浄性を保持できる。
【００４８】
次いで、保護膜２０の表面に潤滑層２１を形成する。潤滑層２１は、浸漬法、スピンコート法等を用いて、潤滑剤を溶媒で希釈した希釈溶液を塗布する。以上により、本実施の形態に係る磁気記録媒体１０が形成される。
【００４９】
以上説明したように、第１例の磁気記録媒体１０は、記録層１３を構成する第２磁性層１６の記録素子側（基板とは反対側）に、第２磁性層１６よりも異方性磁界が小さく、かつ飽和磁化が大きい第３磁性層１７を設けている。第３磁性層１７は第２磁性層１６よりも異方性磁界が小さいので、第２磁性層１６を単独で磁化反転させるよりも小さな記録磁界によって第３磁性層１７の磁化が反転する。第３磁性層１７の磁化反転によって、第３磁性層１７と強磁性的に交換結合する第２磁性層１６の磁化には、交換結合磁界が第３の磁性層と平行に印加される。これにより、第２磁性層１６には記録磁界に加えて交換結合磁界が同じ向きに印加されるので、第２磁性層１６の磁化が反転し易くなる。そのため、第３磁性層１７がない場合よりも被書込み性能、例えばオーバーライト特性が良好になる。これと同時に第２磁性層１６およびそれに交換結合する第１磁性層を設けてあるので熱安定性が確保される。したがって、第１例の磁気記録媒体１０の高記録密度化が図れる。
【００５０】
図３は、第１の実施の形態に係る第２例の磁気記録媒体の断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
図３を参照するに、第２例の磁気記録媒体３０は、基板１１と、基板１１上に、シード層３１、下地層１２、非磁性中間層３２、記録層１３、保護膜２０、および潤滑層２１が順に積層された構成からなる。
【００５２】
シード層３１は非晶質状態の非磁性合金材料からなる。シード層３１は、下地層１２の結晶粒子の粒径微細化が特に優れている点で、ＣｏＷ、ＣｒＴｉ、ＮｉＰ、およびこれらの合金を主成分とする３元系以上の合金等から選択されることが好ましい。また、シード層３１の膜厚は５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定されることが好ましい。シード層３１は、非晶質状態のため、その表面が結晶学的に一様であるため、基板１１の表面に下地層１２を直接形成する場合よりも、下地層１２に結晶学的な異方性を与えることを回避できる。そのため、下地層１２がそれ自体の結晶構造を形成し易くなり、結晶性および結晶配向性が向上する。さらに、下地層１２上にエピタキシャル成長する非磁性中間層３２および記録層１３の結晶性および結晶配向性が向上する。これにより、記録層１３の各磁性層１３，１５，１６，１８（以下、特に断らない限り、単に記録層１３と云う。）の磁性粒子のｃ軸の面内配向性および面内保磁力が向上し、その結果、記録再生特性が向上する。
【００５３】
さらにシード層３１は非晶質状態のため、下地層１２の結晶粒子を微細化し、さらに、結晶粒子の粒径分散を狭小化することができる。これらは、非磁性中間層３２を介して記録層１３の粒径微細化および粒径分散の狭小化をもたらし、ＳＮ比を向上させる。また、シード層３１の表面に、周方向に沿ってテクスチャが形成されてもよい。なお、この場合は基板１１の表面のテクスチャを省略可能である。
【００５４】
非磁性中間層３２は、ｈｃｐ結晶構造を有するＣｏ−Ｍ3合金からなる。ここで、Ｍ3は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｒｅ、およびＲｕからなる群のうち１種である。）が挙げられる。非磁性中間層３２は記録層１３のｃ軸の面内配向性をいっそう向上する。すなわち、非磁性中間層３２は、下地層１２が有する面内配向性向上の効果を相乗的に高めて記録層１３のｃ軸の面内配向性をいっそう向上させる。
【００５５】
さらに、基板１１あるいはシード層３１にテクスチャを形成した場合は、テクスチャの効果と下地層１２および非磁性中間層３２の効果とが相まって、テクスチャの形成方向、つまり記録方向への記録層１３のｃ軸の配向性が極めて良好となる。非磁性中間層３２の膜厚は、０．５ｎｍ〜１０ｎｍに設定されることが好ましい。
【００５６】
以上説明したように、第２例の磁気記録媒体３０は、シード層３１および非磁性中間層３２により記録層１３のｃ軸の面内配向性および面内保磁力を高め、これと同時に、記録層１３の粒径微細化および粒径分散の狭小化をもたらし、ＳＮ比を向上させる。
【００５７】
［実施例］
本発明の第１の実施の形態に係る実施例と、本発明によらない比較例に係る磁気記録媒体を作製した。
【００５８】
図４は、実施例および比較例の磁気記録媒体の特性図である。図４には、オーバーライト特性の他、記録層の各磁性層の膜厚、および記録層全体の膜厚残留磁束密度積ｔＢｒおよび保磁力を併せて示している。
【００５９】
実施例の磁気記録媒体は以下のようにして作製した。最初に、円盤状のガラス基板の表面に周方向にテクスチャを形成した。さらにガラス基板を洗浄・乾燥後、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、磁気記録媒体の各層を以下のようにして形成した。ガラス基板を真空中で２００℃に加熱後、アルゴンガス雰囲気下、下地層としてＣｒ合金膜（７ｎｍ）、記録層の第１磁性層としてＣｏＣｒ膜、非磁性結合層としてＲｕ膜（０．７ｎｍ）、第２磁性層としてＣｏＣｒＰｔ13Ｂ膜、第３磁性層としてＣｏＣｒＰｔ5Ｂ膜、非磁性分断層としてＲｕ膜（１．３ｎｍ）、第４磁性層としてＣｏＣｒＰｔ13Ｂ膜、保護膜としてカーボン膜（４ｎｍ）をこの順に形成した。さらに、浸漬法により保護膜の表面にパーフルオロポリエーテルの潤滑層（１．５ｎｍ）を形成した。以上により実施例の磁気ディスクを作製した。なお、第２磁性層と第４磁性層の組成は同一とした。上記括弧内の数値は膜厚、組成の数値はＰｔ含有量を原子濃度（％）で示している。
【００６０】
第１磁性層〜第４磁性層の異方性磁界（Ｏｅ）および飽和磁化（ｅｍｕ／ｃｍ3）は以下の通りである。
【００６１】
第１磁性層：５０Ｏｅ、６００ｅｍｕ／ｃｍ3
第２磁性層：９４００Ｏｅ、２６０ｅｍｕ／ｃｍ3
第３磁性層：４４００Ｏｅ、４８０ｅｍｕ／ｃｍ3
第４磁性層：９４００Ｏｅ、２６０ｅｍｕ／ｃｍ3
なお、第１磁性層〜第４磁性層までの異方性磁界（Ｏｅ）および飽和磁化（ｅｍｕ／ｃｍ3）は以下のようにして得た。第１磁性層〜第４磁性層を下地層上に単層で各々堆積した構成のサンプルを実施例の磁気記録媒体と同様の条件で作製し、異方性磁界を磁気トルク計、飽和磁化を振動試料型磁力計により測定して求めた。
【００６２】
ここで、図４に示すように、実施例のサンプルＮｏ．１〜６は膜厚残留磁束密度積ｔＢｒを異ならせたもので、具体的には第２磁性層および第４磁性層のＣｏＣｒＰｔ13Ｂ膜の膜厚を異ならせたものである。
【００６３】
他方、比較例の磁気記録媒体は、第３磁性層としてＣｏＣｒＰｔ5Ｂ膜を形成しなかった以外は実施例と同様にして作製したものである。実施例のサンプルＮｏ．７〜９は膜厚残留磁束密度積ｔＢｒを異ならせたもので、具体的は第２磁性層および第４磁性層の膜厚を異ならせたものである。
【００６４】
図５は、実施例および比較例のオーバーライトト特性とｔＢｒとの関係図であり、図４に示すオーバーライトト特性とｔＢｒをグラフに示したものである。
【００６５】
図５を図４と共に参照するに、実施例は比較例よりも、同じ膜厚残留磁束密度積ｔＢｒにおいて、オーバーライト特性が約５ｄＢ良好となっている。このことから、第３磁性層を第２磁性層と非磁性分断層１８との間に設けることでオーバーライト特性を大幅に改善できることが分かる。
【００６６】
なお、膜厚残留磁束密度積ｔＢｒは、磁気記録媒体を磁気記憶装置に搭載する場合の要求特性である。そのため、膜厚残留磁束密度積ｔＢｒに基づいてオーバーライト特性を比較することは極めて有効である。また、オーバーライト特性は、市販のスピンスタンドを用い、複合型（記録素子と再生素子を備える。）の磁気ヘッドにより測定を行い、９０ｋＦＣＩの線記録密度で記録・再生し、さらに３６０ｋＦＣＩの線記録密度で記録し、最初に記録した９０ｋＦＣＩの信号の残留レベルを測定してオーバーライト特性を求めた。
【００６７】
（第２の実施の形態）
本発明の実施の形態は、第２の実施の形態に係る磁気記録媒体を備えた磁気記憶装置に関するものである。
【００６８】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気記憶装置の要部を示す図である。図６を参照するに、磁気記憶装置５０は大略ハウジング５１からなる。ハウジング５１内には、スピンドル（図示されず）により駆動されるハブ５２、ハブ５２に固定され回転される磁気記録媒体５３、アクチュエータユニット５４、アクチュエータユニット５４に取り付けられ磁気記録媒体５３の半径方向に移動されるアーム５５およびサスペンション５６、サスペンション５６に支持された磁気ヘッド５８が設けられている。磁気ヘッド５８は、ＭＲ素子（磁気抵抗効果型素子）、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果型素子）、またはＴＭＲ素子（トンネル磁気効果型）等の再生ヘッドと誘導型の記録ヘッドとの複合型ヘッドからなる。この磁気記憶装置５０の基本構成自体は周知であり、その詳細な説明は本明細書では省略する。
【００６９】
磁気記録媒体５３は、例えば第１の実施の形態に係る第１例または第２例の磁気記録媒体である。磁気記録媒体５３は、オーバーライトト特性等の被書込み性能が良好である。従って、本実施の形態に係る磁気記憶装置５０は、高記録密度化を図ることが可能である。
【００７０】
なお、磁気記憶装置５０の基本構成は、図６に示すものに限定されるものではなく、磁気記録媒体は２枚以上でもよく、磁気ヘッド５８は上述した構成に限定されず公知の磁気ヘッドを用いることができる。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７２】
例えば、上記第２の実施の形態では、磁気記録媒体は磁気ディスクを例として説明したが磁気テープでもよい。磁気テープには円盤状の基板の代わりにテープ状の基板、例えば、テープ状のＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミド等のプラスチックフィルムを用いる。
【００７３】
なお、以上の説明に関してさらに以下の付記を開示する。
（付記１）  基板と、該基板上に、下地層、第１の磁性層、非磁性結合層、第２の磁性層、第３の磁性層、非磁性分断層、および第４の磁性層をこの順に積層してなり、
前記第１の磁性層と第２の磁性層とは反強磁性的に交換結合すると共に、前記第２の磁性層と第３の磁性層とは強磁性的に交換結合し、
前記第３の磁性層は、第２の磁性層よりも異方性磁界が小さく、かつ飽和磁化が大きい磁気記録媒体。
（付記２）  前記第４の磁性層は、第２の磁性層と同等かそれよりも大きい異方性磁界を有することを特徴とする付記１記載の磁気記録媒体。
（付記３）  前記第２の磁性層および第３の磁性層は、第２の磁性層の異方性磁界をＨｋ2、第３の磁性層の異方性磁界をＨｋ3とすると、Ｈｋ3＋２０００（Ｏｅ）≦Ｈｋ2の関係を満足することを特徴とする付記１または２記載の磁気記録媒体。
（付記４）  前記第２の磁性層および第３の磁性層は、第２の磁性層の飽和磁化をＭｓ2、第３の磁性層の飽和磁化をＭｓ3とすると、Ｍｓ3>Ｍｓ2＋２００（ｅｍｕ／ｃｍ3）の関係を満足することを特徴とする付記１〜３のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記５）  第１〜第４の磁性層は、それぞれＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、およびＣｏＣｒ−Ｘ1合金からなる群のうちいずれかの強磁性材料からなり、Ｘ1はＢ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｗ、およびＺｒからなる群のうち少なくとも１種であることを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記６）  前記第２の磁性層および第４の磁性層は、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、およびＣｏＣｒＰｔ−Ｘ3合金からなり、Ｘ3がＢ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、およびＣｕからなる群のうち少なくとも１種であることを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記７）  前記第２の磁性層および第４の磁性層は、同一組成の強磁性材料からなることを特徴とする付記１〜６のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記８）  前記第３の磁性層は、ＣｏＣｒおよびＣｏＣｒ−Ｘ1合金からなる群のうちいずれかの強磁性材料からなり、Ｘ1はＢ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、ＣｕおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種であることを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記９）  前記第３の磁性層は、その膜厚が０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲に設定されてなることを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記１０）  前記第２の磁性層および第３の磁性層は、ＣｏＣｒＰｔまたはＣｏＣｒＰｔ−Ｘ3合金からなり、Ｘ3がＢ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、およびＣｕからなる群のうち少なくとも１種であり、
前記第３の磁性層は、第２の磁性層よりも原子濃度でＰｔ含有量が少なく、かつＣｏ含有量が多いことを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記１１）  前記非磁性結合層はＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金、及びＩｒ系合金からなる群のうちいずれかの材料よりなり、その膜厚が０．４ｎｍ〜１．０ｎｍの範囲に設定されることを特徴とする付記１〜１０うち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記１２）  前記非磁性分断層は非磁性合金からなり、その膜厚が１．０ｎｍ〜３ｎｍの範囲に設定されてなることを特徴とする付記１〜１１のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記１３）  前記下地層は、Ｃｒまたはｂｃｃ結晶構造を有するＣｒ−Ｘ3合金から選択され、Ｘ3がＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｂ、およびＭｏからなる群のうち少なくとも一種であることを特徴とする付記１〜１２のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記１４）  前記基板と下地層との間にシード層をさらに備え、
前記シード層は、非晶質状態の非磁性合金材料からなることを特徴とする付記１〜１３のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記１５）  前記下地層と第１の磁性層との間に非磁性中間層をさらに備え、
前記非磁性中間層は、細密六方充填結晶構造を有するＣｏ−Ｍ3からなり、Ｍ3がＣｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｒｅ、およびＲｕからなる群のうち少なくとも一種であることを特徴とする付１〜１４のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
（付記１６）  付記１〜１５のうちいずれか一項記載の磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対して情報を書込みおよび読出しを行う記録再生手段とを備えた磁気記憶装置。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】従来の磁気記録媒体の記録層の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る第１例の磁気記録媒体の断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る第２例の磁気記録媒体の断面図である。
【図４】実施例および比較例の磁気記録媒体の特性図である。
【図５】実施例および比較例のオーバーライトト特性とｔＢｒとの関係図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る磁気記憶装置の要部平面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０，３０，５３    磁気記録媒体
１１    基板
１２    下地層
１３    記録層
１４    第１磁性層
１５    非磁性結合層
１６    第２磁性層
１７    第３磁性層
１８    非磁性分断層
１９    第４磁性層
２０    保護膜
３１    シード層
３２    非磁性中間層
５０    磁気記憶装置
【図１】
2007317304.tif 000003
【図２】
2007317304.tif 000004
【図３】
2007317304.tif 000005
【図４】
2007317304.tif 000006
【図５】
2007317304.tif 000007
【図６】
2007317304.tif 000008