(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｔａの４元系合金からなり、前記Ｎｂ及び前記Ｔａの組成比をそれぞれｘ（ａｔ％），ｙ（ａｔ％）とするとき、ｘ＋ｙ≧２、３ｘ／４＋ｙ≦３の関係を満たす最密六方晶構造（ｈｃｐ）を有し、且つｃ軸が膜面に対して垂直方向を向いた垂直磁気記録層が少なくとも、非磁性基板上に形成された垂直磁気記録媒体において、
前記垂直磁気記録層のｃ面格子間隔が４．０７Å以下であり、かつ飽和磁化Ｍｓが２５０〜３５０ｅｍｕ／ｃｃの範囲にあり、かつ保磁力が２５０００ｅ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記非磁性基板と前記垂直磁気記録層との間にＣｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層が形成され、前記垂直磁気記録層と前記Ｃｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層の原子同士を直接結合されていることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記非磁性基板と前記Ｃｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層との間に、前記Ｃｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層の磁区をピンニングするピンニング層が形成されていることを特徴とする請求項２記載の垂直磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録層の飽和磁化Ｍｓが４００ｅｍｕ／ｃｃ以下であり、且つ、ｃ面格子間隔が４．０７Å以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、磁気テープ，磁気カード，磁気ディスクなどに適用されている垂直磁気記録媒体は、テープ状又はカード状もしくは円盤状などの非磁性基板に垂直磁気記録層を少なくとも膜付けして、この垂直磁気記録層に映像，音声，ディジタルデータなどの記録信号を略垂直に記録することで高密度の記録ができるので注目されており、近年活発に研究開発が行われている。この種の垂直磁気記録層としては、Ｃｏ−Ｃｒ系合金薄膜が、強い垂直磁気異方性を有し良好な磁気記録特性が得られることから最も精力的に検討されている。上記したＣｏ−Ｃｒ系合金膜の結晶構造は最密六方晶構造（ｈｃｐ）をとり、磁化容易軸であるｃ軸が薄膜面に対して略垂直方向に配向することにより強い垂直磁気異方性が得られる。
【０００３】
一方、高密度記録化と共に、高出力化，高Ｓ／Ｎ化のためために磁気記録媒体には高い保磁力化が要求されている。とくに、垂直磁気記録媒体の場合には、高出力化，高Ｓ／Ｎ化以外に、高い信号安定性を得るためにも高保磁力化が重要である。これは、垂直磁気記録媒体の面内方向の寸法に対して膜厚が極めて薄いために、膜厚方向と同一方向の垂直方向での反磁界が大きく、保磁力Ｈｃが小さいと角型比Ｒｓ＝Ｍｒ／Ｍｓ（飽和磁化Ｍｓに対する残留磁化Ｍｒの比）が低下し、熱揺らぎの影響で記録信号が劣化し易いからである。
【０００４】
そこで、垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈｃを高めるために従来いくつかの方法が提案されている。この一例として、Ｃｏ−ＣｒにＴａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｐｔなどの第３元素を添加する方法が検討されており、Ｐｔを１０ａｔ％以上添加することにより３０００  Ｏｅ近い保磁力Ｈｃが得られ、Ｐｔ以外の添加元素の場合には２６００  Ｏｅ程度の保磁力Ｈｃが得られている。
【０００５】
また、他例として、Ｐｔ／Ｃｏ，Ｐｄ／Ｃｏ，Ｐｄ／ＣｏＣｒ，Ｐｔ／ＣｏＣｒＴａなどの超格子の多層膜を膜付けする方法が検討されており、いずれの超格子の多層膜でも３０００  Ｏｅ以上の高い保磁力Ｈｃが得られ、且つ、０．９以上の角型比Ｒｓが得られ、多層膜の層間の交換相互作用により、見かけ上、良好な磁気記録特性が得られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈｃを高めるために従来の一例の方法において、Ｃｏ−ＣｒにＰｔを１０ａｔ％以上添加する方法では、Ｐｔが高価な材料であるため、必然的に垂直磁気記録媒体がコスト高になってしまうと共に、飽和磁化Ｍｓが４１０ｅｍｕ／ｃｃ以上と高くなり、垂直磁気記録層の飽和磁化Ｍｓが高いと媒体ノイズが高くなり、Ｓ／Ｎを低下させてしまう。
一方、Ｃｏ−ＣｒにＰｔ以外の元素を添加する方法では、飽和磁化Ｍｓが３００ｅｍｕ／ｃｃ程度で２５００  Ｏｅ以上の高い保磁力Ｈｃが得られているものの、この場合、垂直磁気記録層を膜付けする際に垂直磁気記録媒体の基板温度を４００°Ｃ以上にする必要があり、耐熱性の高い非磁性基板材料に制約されてしまうと共に、非磁性基板を加熱するために大電力を必要とし、加熱，冷却のための新たなプロセスを要するなどの問題点がある。
【０００７】
また、垂直磁気記録媒体の保磁力Ｈｃを高めるために従来の他例の方法において、超格子の多層膜を膜付けした場合、垂直磁気記録層における交換相互作用が媒体ノイズの発生原因になり易く、Ｓ／Ｎを低下させるなどの問題点がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、第１の発明は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｔａの４元系合金からなり、前記Ｎｂ及び前記Ｔａの組成比をそれぞれｘ（ａｔ％），ｙ（ａｔ％）とするとき、ｘ＋ｙ≧２、３ｘ／４＋ｙ≦３の関係を満たす最密六方晶構造（ｈｃｐ）を有し、且つｃ軸が膜面に対して垂直方向を向いた垂直磁気記録層が少なくとも、非磁性基板上に形成された垂直磁気記録媒体において、前記垂直磁気記録層のｃ面格子間隔が４．０７Å以下であり、かつ飽和磁化Ｍｓが２５０〜３５０ｅｍｕ／ｃｃの範囲にあり、かつ保磁力が２５０００ｅ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体である。
【０００９】
第２の発明は、前記非磁性基板と前記垂直磁気記録層との間にＣｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層が形成され、前記垂直磁気記録層と前記Ｃｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層の原子同士を直接結合されていることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録媒体である。
【００１０】
第３の発明は、前記非磁性基板と前記Ｃｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層との間に、前記Ｃｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層の磁区をピンニングするピンニング層が形成されていることを特徴とする請求項２記載の垂直磁気記録媒体である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る垂直磁気記録媒体の一実施例を図１乃至図５を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明に係る垂直磁気記録媒体は磁気テープ又は磁気カードもしくは磁気ディスクなどに適用されるものであり、テープ状又はカード状もしくは円盤状などの非磁性基板上に、Ｃｏを主成分とする最密六方晶構造（ｈｃｐ）からなり、且つ、ｃ軸が膜面に対して略垂直方向を向いた（ｃ軸分散角Δθ５０が７ｄｅｇ．以下）垂直磁気記録層を少なくとも膜付けした垂直磁気記録媒体において、垂直磁気記録層の飽和磁化Ｍｓが４００ｅｍｕ／ｃｃ以下であり、且つ、ｃ面格子間隔を４．０７Å以下とし、この条件を満たすために垂直磁気記録層の材料として例えばＣｏ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｔａの４元系合金を用い、Ｎｂ及びＴａの組成比をそれぞれｘ（ａｔ％）及びｙ（ａｔ％）として、
ｘ＋ｙ≧２
３ｘ／４＋ｙ≦３
を満足し、且つ、飽和磁化Ｍｓが４００ｅｍｕ／ｃｃ以下となる組成を選ぶことで、３００°Ｃ程度の比較的低い温度で非磁性基板上にＣｏ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｔａの垂直磁気記録層を単一層として膜付けでき、２５００  Ｏｅ以上の高い保磁力Ｈｃが得られ、且つ、０．７以上の角型比Ｒｓが得られるので、媒体ノイズが小さくて、高い再生出力及び良好なＳ／Ｎが得られ、記録信号の熱安定性も良好となり、更に、各元素材料も高価な材料を使用していないので垂直磁気記録媒体を低コストで提供できるものである。
【００１４】
また、本発明に係る垂直磁気記録媒体は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｔａの４元系合金を垂直磁気記録層として単一層として膜付けして説明したが、垂直磁気記録層の下にＣｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層を設けて、垂直磁気記録層とＣｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層の原子同士を直接結合させることにより、ｃ軸を膜面に略垂直方向に向け易くし、且つ、記録再生感度を高めることができる。
【００１５】
更に、Ｃｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層の磁壁の発生を抑えて低ノイズ化、記録信号安定化のために硬磁性ピンニング層をＣｏ−Ｚｒ系アモルファス軟磁性下地層の下に設けることも有効である。
【００１６】
【実施例】
図１は本発明に係る垂直磁気記録媒体の構造を示した図である。
【００１７】
本発明に係る垂直磁気記録媒体を作製するにあたって、非磁性基板に垂直磁気記録層を成膜する工程は、全てマグネトロンスパッタ法で行った。
【００１８】
この実施例では、非磁性基板として鏡面仕上げの円盤状のソーダライムガラス基板１を用いており、ソーダライムガラス基板１の基板温度を室温に設定した状態で、このソーダライムガラス基板１上にまずＣｏ83−Ｓｍ17膜（ａｔ％）を１５０ｎｍ成膜して硬磁性ピンニング層２とした。
【００１９】
次に、上記と同様に基板温度を室温に設定した状態で硬磁性ピンニング層２の上にＣｏ−Ｚｒ5−Ｎｂ4膜（ａｔ％）を６００ｎｍ成膜してＣｏ−Ｚｒ系軟磁性下地層３とした。
【００２０】
この後、Ｃｏ−Ｚｒ系軟磁性下地層３の上に直ちに垂直磁気記録層４を成膜した。上記垂直磁気記録層４は、基板温度を３００°Ｃに設定した状態でＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｎｂの組成を種々変えたものを実験した。上記各成膜時にスパッタ装置内では、マグネトロンの磁石によって、約５０  Ｏｅの磁界がソーダライムガラス基板１の半径方向に加えられており、硬磁性ピンニング層２とＣｏ−Ｚｒ系軟磁性下地層３の磁化及び磁化容易軸は半径方向に揃えられる。
【００２１】
更に、垂直磁気記録層４の上の表面にカーボンを５ｎｍ成膜して保護層５とした。
【００２２】
この際、垂直磁気記録層４の組成は、ＩＣＰ発光分光分析により測定し、保磁力Ｈｃ，角型比Ｒｓの測定はカー効果を用いた。また、ｃ面格子間隔はＸ線回析による（００２）面からの信号のピーク値で、ｃ軸分散角は（００２）面のロッキングカーブの半値幅Δθ５０として評価した。
【００２３】
また、記録信号を垂直磁気記録層４に記録する際には、トラック幅１０μｍ，主磁極厚０．２μｍ，コイルターン数２６のインダクティブ単磁極（ＳＰＴ）ヘッドを用いた。一方、記録した信号を再生する際には、トラック幅２．６μｍの磁気抵抗型（ＭＲ）ヘッドを用いた。そして、ソーダライムガラス基板１を回転させて、記録再生時のトラックの線速度が７ｍ／ｓｅｃ、ヘッド浮上量は約５０ｎｍの条件下で測定した。また、Ｓ／Ｎ，基板ノイズ特性は、帯域２５ＭＨｚ、レゾリューション帯域幅３０ＫＨｚの条件下で測定した。
【００２４】
次に、図２は本発明に係る垂直磁気記録媒体に形成した垂直磁気記録層のｃ面間隔と保磁力Ｈｃとの関係を示した図である。図２において、横軸にｃ面間隔を示し、縦軸に保磁力Ｈｃを示すと、図示から明らかなように、ｃ面間隔を小さくするほど保磁力Ｈｃは大きくなり、ｃ面間隔を４．０７Å以下とすることで２５００  ０ｅ以上の保磁力Ｈｃが得られることがわかる。尚、図２中で●印でプロットしてあるサンプルは飽和磁化Ｍｓが大きいためにこの傾向からはずれている。
【００２５】
次に、図３はＣｏ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｔａの４元系合金を用いた垂直磁気記録層のＮｂ及びＴａの組成比と保磁力Ｈｃとの関係を示した図である。図３において横軸にＮｂ組成比ｘ（ａｔ％）を示し、縦軸にＴａ組成比ｙ（ａｔ％）を示した時に保磁力Ｈｃの関係は、
ｘ＋ｙ≧２
３ｘ／４＋ｙ≦３
を満す組成で、飽和磁化Ｍｓが２５０〜３５０ｅｍｕ／ｃｃの低い範囲で、２５００  Ｏｅ以上の高い保磁力Ｈｃが得られることがわかる。また、他の組成の場合も飽和磁化Ｍｓが４００ｅｍｕ／ｃｃ以下の範囲でｃ面格子間隔を４．０７Å以下とすることで同じ効果が得られる。
【００２６】
次に、図４は本発明に係る垂直磁気記録媒体Ａと、比較例の垂直磁気記録媒体Ｂ，Ｃとの諸特性を比較して示した図である。図４において、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｔａの４元系合金を用いた垂直磁気記録層を形成した本発明に係る垂直磁気記録媒体Ａと、比較例としてｃ面間隔が大きい垂直磁気記録媒体Ｂ，Ｃを用意し、１００ｋｆｃｉにおける媒体Ｓ／Ｎ，ノイズ特性を調べた。この際、比較例の垂直磁気記録媒体Ｂは保磁力Ｈｃが高く且つ飽和磁化Ｍｓも高いものを用い、比較例の垂直磁気記録媒体Ｃは保磁力Ｈｃが低く且つ飽和磁化Ｍｓも低いものを用いている。そして、図４から明らかなように、本発明に係る垂直磁気記録媒体Ａが比較例の垂直磁気記録媒体Ｂ，Ｃよりも最も良好なＳ／Ｎ，ノイズ特性を示した。
【００２７】
次に、図５は本発明に係る垂直磁気記録媒体の熱減磁特性を示した図である。図５において、本発明に係る垂直磁気記録媒体の熱減磁特性は、図３で示した種々の保磁力Ｈｃを有する垂直記録媒体に対して、５ｋｆｃｉの低密度信号を記録して１０5ｓｅｃ後の信号劣化量を２３°Ｃと３１°Ｃの温度でそれぞれ調べた結果である。ここでは、信号記録にはトラック幅１０μｍ、信号再生にはトラック幅３．５μｍ、主磁極厚０．４μｍ、コイルターン数２６のインダクティブ単磁極（ＳＰＴ）ヘッドを用いた。また、５ｋｆｃｉの低密度信号を選んだのは、垂直磁気記録の場合、低密度信号の方が反磁界が大きく、熱減磁を起こし易いからである。
【００２８】
本発明による保磁力Ｈｃが２５００  Ｏｅ以上の垂直磁気記録媒体では、信号劣化量はほぼ５％以内と小さく、熱減磁を起こしにくいものであった。これは、保磁力Ｈｃと同時に角型比Ｒｓも向上した作用により、反磁界の影響を小さくできたためである。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述した本発明に係る垂直磁気記録媒体によると、媒体ノイズが小さくて、高い再生出力及び良好なＳ／Ｎが得られ、記録信号の熱安定性も良好となり、更に、各元素材料も高価な材料を使用していないので垂直磁気記録媒体を低コストで提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る垂直磁気記録媒体の構造を示した図である。
【図２】本発明に係る垂直磁気記録媒体に形成した垂直磁気記録層のｃ面間隔と保磁力Ｈｃとの関係を示した図である。
【図３】Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｔａの４元系合金を用いた垂直磁気記録層のＮｂ及びＴａの組成比と保磁力Ｈｃとの関係を示した図である。
【図４】本発明に係る垂直磁気記録媒体Ａと、比較例の垂直磁気記録媒体Ｂ，Ｃとの諸特性を比較して示した図である。
【図５】本発明に係る垂直磁気記録媒体の熱減磁特性を示した図である。
【符号の説明】
１…非磁性基板（ソーダライムガラス基板）、
２…硬磁性ピンニング層、
３…軟磁性下地層、
４…垂直磁気記録層、
５…保護層。
【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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