(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録層を有する磁気記録媒体と、磁気記録媒体を加熱する手段と、磁気記録媒体に磁界を印加する手段とを具備した磁気記録装置を設計するにあたり、
前記磁気記録媒体について、室温における記録磁化の安定保存時間ｔst、および温度Ｔにおける熱揺らぎ安定係数β（Ｔ）＝ＫuＶ／ｋBＴ（ここで、Ｋuは磁気異方性エネルギー密度、Ｖは活性化体積、ｋBはボルツマン定数）から計算される室温における熱揺らぎ安定係数βstを決定し、
前記磁気記録媒体について、所定の時間刻みΔｔにおけるΔｔEQを
ΔｔEQ＝ｅｘｐ（ｌｎ（Δｔ）−β＋βst）
（ここで、βは各時間刻みΔｔにおける磁気記録媒体の温度Ｔに対する熱揺らぎ安定係数）
と定義して、磁気記録媒体が実質的に記録磁化の劣化が起こる温度に保持されている時間にわたってΔｔEQを加算する式ｔEQ＝Σ（ΔｔEQ）により計算して等価劣化時間ｔEQを求め、
前記記録磁化の安定保存時間ｔstと前記等価劣化時間ｔEQが、ｔEQ＜ｔstの関係を満たすように、前記磁気記録媒体、前記加熱手段および前記磁界印加手段の仕様を決定する
ことを特徴とする磁気記録装置の設計方法。
【請求項２】
実質的に記録磁化の劣化が起こる温度が、加熱された磁気記録媒体の温度プロファイルにおける最高到達温度と室温との温度差の１／１０を室温に加えた温度以上と定義されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録装置の設計方法。
【請求項３】
前記時間刻みΔｔは、加熱された磁気記録媒体の温度プロファイルにおける最高到達温度と室温との温度差の１／１０を室温に加えた温度以上の温度に磁気記録媒体が保持されている時間を１０等分した値ｔiを求め、ｔiが１〜１０ｎｓの場合にはｔi、ｔiが１０ｎｓを超える場合には１０ｎｓ、ｔiが１ｎｓ未満の場合には１ｎｓに設定されることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録装置の設計方法。
【請求項４】
前記ΔｔEQは、磁気記録媒体の任意の記録トラック上において磁化転移が形成された後の時刻において加算されることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録装置の設計方法。
【請求項５】
前記熱揺らぎ安定係数βstが６０以上であり、前記記録磁化の安定保存時間ｔstが５年間以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録装置の設計方法。
【請求項６】
前記加熱手段がレーザであり、前記磁界印加手段が磁気ヘッドであり、レーザと、磁気ヘッドの記録ギャップとの距離を調整することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録装置の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録装置およびその設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュータの処理速度向上に伴って、情報の記憶・再生を行う磁気記憶装置（ＨＤＤ）には高密度化が要求されている。しかし、高密度化には物理的な限界がある。
【０００３】
ＨＤＤ装置の磁気記録媒体は微細な磁性粒子の集合体からなる磁気記録層を有する。高密度磁気記録を行うには磁気記録層に記録される磁区のサイズを小さくする必要がある。小さな記録磁区の各々を明確に分別できるためには磁区の境界が滑らかであることが必要であり、そのためには磁性粒子を小さくし、かつ磁性粒子を互いに磁気的に分断する必要がある。また、磁化転移幅を小さくするために磁気記録層の膜厚も小さくする必要がある。したがって、磁気記録層を構成する、磁気的に互いに独立した磁性粒子の体積を小さくする必要がある。しかし、磁性粒子を微小化すると、磁気異方性エネルギー（磁気異方性エネルギー密度Ｋu×磁性粒子体積Ｖ）が熱揺らぎエネルギーよりも小さくなり、いったん記録されたスピンの向きを保持することができなくなってしまう。これは熱揺らぎ限界、あるいは超常磁性限界（super-paramagnetic limit）と呼ばれている。
【０００４】
熱揺らぎを避けるには単純にはＫuを大きくすることが考えられる。しかし、磁気記録媒体に反転磁区を形成する（記録する）ときの保磁力ＨcはＫuにほぼ比例するので、このような媒体に充分な記録を行うには大きな記録磁界が必要である。ここで、記録磁界を決定するヘッド磁極材料の特性はほぼ物理限界に達しており、現状以上の記録磁界は期待できない。すなわち、単にＫuを大きくするだけでは高密度化の要求に応えることができない。
【０００５】
そこで、磁気記録媒体を加熱している間に磁界を印加して記録を行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式の磁気記録装置が提案されている。この方式では、記録時に媒体を局所加熱することにより、その領域のＫuを小さくして磁気記録を行うので、室温でのＫuが大きい媒体でも現状の磁気ヘッドで記録が可能になる。しかし、このような磁気記録装置は従来の装置構成に加えて加熱手段を含んでいるため、最適設計のためのパラメータが増加し、装置の試作および記録／再生試験を通して仕様を決定しようとすると膨大な研究を必要とする。また、記録時には隣接トラックが多少なりとも加熱されるため、隣接トラックにおいて熱揺らぎが加速されて記録磁区が消去される現象（クロスイレーズ）が起こる。また、記録直後のヘッド磁界がなくなった時点でも媒体はある程度加熱されていることから、同様に熱揺らぎが加速されて、一度形成された磁区の消失が起こる。これらの問題を解決するには、温度に対するＫuの変化が記録温度近傍でできるだけ急峻な材料を用いる必要がある。しかし、現在開発が進んでいるＣｏＣｒ系、ＣｏＰｔ系磁性薄膜のＫｕの温度変化は概ねリニアであるので、トラック密度の向上、あるいは線記録密度の向上はそれほど期待できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、熱揺らぎ限界を超える高密度記録が可能な磁気記録装置を提供することにある。本発明の他の目的は、熱揺らぎ限界を超える高密度記録が可能な磁気記録装置を簡便に設計できる方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る磁気記録装置の設計方法は、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、磁気記録媒体を加熱する手段と、磁気記録媒体に磁界を印加する手段とを具備した磁気記録装置を設計するにあたり、前記磁気記録媒体について、室温における記録磁化の安定保存時間ｔst、および温度Ｔにおける熱揺らぎ安定係数β（Ｔ）＝ＫuＶ／ｋBＴ（ここで、Ｋuは磁気異方性エネルギー密度、Ｖは活性化体積、ｋBはボルツマン定数）から計算される室温における熱揺らぎ安定係数βstを決定し、前記磁気記録媒体について、所定の時間刻みΔｔにおけるΔｔEQを
ΔｔEQ＝ｅｘｐ（ｌｎ（Δｔ）−β＋βst）
（ここで、βは各時間刻みΔｔにおける磁気記録媒体の温度Ｔに対する熱揺らぎ安定係数）
と定義して、磁気記録媒体が実質的に記録磁化の劣化が起こる温度に保持されている時間にわたってΔｔEQを加算する式ｔEQ＝Σ（ΔｔEQ）により計算して等価劣化時間ｔEQを求め、前記記録磁化の安定保存時間ｔstと前記等価劣化時間ｔEQが、ｔEQ＜ｔstの関係を満たすように、前記磁気記録媒体、前記加熱手段および前記磁界印加手段の仕様を決定することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の磁気記録装置は、磁気記録層を有する磁気記録媒体と、磁気記録媒体を加熱する手段と、磁気記録媒体に磁界を印加する手段とを具備し、磁気記録媒体が加熱されている間に磁界を印加して記録を行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式の磁気記録装置である。本発明の磁気記録装置は、室温において要求される記録磁化の安定保存時間ｔstを満たす。また、本発明の磁気記録装置の設計方法では、要求される記録磁化の安定保存時間ｔstを満たすように、磁気記録媒体、加熱手段および磁界印加手段の仕様を簡便に決定する。
【００１１】
図１に本発明の一態様に係る磁気記録装置を模式的に示す。磁気記録媒体は、基板１上に磁気記録層３を形成した構造を有する。後述するように、磁気記録層３に対して、図示しない下地層や保護層などを設けてもよい。この磁気記録装置では、磁気記録媒体上に磁界印加手段としての磁気ヘッド１１が配置され、磁気記録媒体の下方に磁気ヘッド１１の位置に対応するように加熱手段としてのレーザ１２が配置されている。
【００１２】
図２に本発明の他の態様に係る磁気記録装置を模式的に示す。磁気記録媒体は基板１上に、機能層２および磁気記録層３をこの順に積層した構造を有する。後述するように、機能層２は熱アシスト磁気記録時に磁気記録層３に対して垂直方向の磁界（以下、サポート磁界という）を印加する機能を有する。この磁気記録装置では、磁界印加手段としての磁気ヘッドと、レーザなどの加熱手段とが一体的に設けられた記録ヘッド１５が取り付けられている。記録ヘッド１５は、その直下に局所的な磁界を印加するとともに局所的な加熱ができるようになっている。図１および図２のいずれでも、図示していない残りの部分は概ね従来のＨＤＤ装置と同様である。
【００１３】
磁気記録媒体の基板としては、金属、ガラス、セラミクスなどを用いることができる。
【００１４】
磁気記録層の材料には、飽和磁化Ｉｓが比較的大きくかつ磁気異方性が大きいものが適している。この観点から、磁性金属材料としては例えばＣｏ，Ｐｔ，Ｓｍ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，ＢｉおよびＡｌから選択される金属を含む合金が用いられる。これらのうちでは、結晶磁気異方性の大きいＣｏ基合金、特にＣｏＰｔ，ＳｍＣｏ，ＣｏＣｒをベースとしたものや、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔなどの規則合金がより好ましい。具体的には、Ｃｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ，Ｆｅ50Ｐｔ50，Ｆｅ50Ｐｄ50，Ｃｏ3Ｐｔ1などである。また、これらの他にも、Ｔｂ−Ｆｅ，Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｔｂ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｎｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏなどの希土類−遷移金属合金，磁性層と貴金属層の多層膜（Ｃｏ／Ｐｔ，Ｃｏ／Ｐｄなど），ＰｔＭｎＳｂなどの半金属，Ｃｏフェライト、Ｂａフェライトなどの磁性酸化物などから幅広く選択することができる。また、磁気特性を制御する目的で、上記の磁性体をさらにＦｅ，Ｎｉから選ばれる少なくとも１つ以上の元素と合金化させてもよい。また、これらの磁性体に、磁気特性を向上させるための添加物、例えばＣｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｖ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｂなど、またはこれらの元素と、酸素、窒素、炭素、水素の中から選ばれる少なくとも一つの元素との化合物を加えてもよい。
【００１５】
磁気記録層の磁気異方性は、従来のＨＤＤで用いられてきた面内磁気異方性でも、光磁気記録で用いられてきたような垂直磁気異方性でも、両者を混合したものでもよい。また、磁気記録層に磁性層と非磁性層との積層膜を用いることもできる。このような積層膜は、積層の状況によっては、磁気記録層全体としてフェリ磁性を示したり反強磁性となったりする場合があるが、例えば熱揺らぎを防ぐために実効的体積を増やし、かつ記録時には高分解能記録を劣化させないという観点から好ましい場合がある。もちろん、積層構造を持たないフェリ磁性体または反強磁性体を用いることもできる。
【００１６】
磁気記録層の厚さに特に制限はないが、高密度記録を考えると１００ｎｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以下がより好ましく、２０ｎｍ以下が更に好ましい。０．５ｎｍ以下になると薄膜を構成するのが困難になるので好ましくない。
【００１７】
磁気記録層の磁性粒子を分断化する方法としては、ＣｒやＴａやＢやＳｉＯ2に代表される酸化物、窒化物などの非磁性の元素を添加して粒間に析出させてもよいし、半導体で使われるリソグラフィーなどの技術を利用した人工的な加工によってもよいし、自己組織化するＰＳ−ＰＭＭＡなどのジブロックコポリマーをマスクとした自己組織化加工によってもよいし、粒子線照射などによる加工によってもよい。
【００１８】
図２の磁気記録媒体のように機能層と磁気記録層とを積層した構造を有し、機能層からの垂直方向のサポート磁界を利用する場合には、磁気記録層は垂直磁気異方性を示すことが好ましい。ただし、主たる磁気異方性が垂直であれば、同時に面内磁気異方性を持っていても構わない。垂直磁気異方性かどうかの判断は、通常の手法で磁化曲線を測定し、膜面垂直方向の残留磁化成分があればよい。
【００１９】
機能層と磁気記録層とを積層した構造を有する磁気記録媒体において、機能層は磁性体であれば特に限定されない。機能層の磁気異方性は面内、垂直、あるいはその混合いずれでも良い。機能層の厚さも特に制限はないが、１０００ｎｍ以上は作製に時間がかかり、また膜応力による特性劣化や剥離が発生しやすくなるので好ましくない。０．１ｎｍ以下になると実質的に薄膜を構成できないので好ましくない。磁性体として機能層が満たすべき要件は磁気記録層と同じである。
【００２０】
機能層と磁気記録層とを積層した構造を有する磁気記録媒体における熱アシスト磁気記録の動作を実現する主要因は、後述するように機能層と磁気記録層の静磁結合相互作用である。静磁結合相互作用とは機能層からの漏洩磁界が記録層に及ぶことを意味する。なお、機能層と磁気記録層の間に交換結合相互作用が働いていてもよい。静磁結合相互作用は交換結合相互作用と独立に働くので、交換結合の有無は静磁結合相互作用を主とする動作に関係がない。後述するように、記録時には磁気記録層と機能層が反転する必要があるので、この反転を補助するために交換結合相互作用は有用である。ただし、交換結合相互作用は低温ほど大きくなるので、室温で記録層における微細な反転磁区の保持を妨げる場合も想定され、そのような場合は好ましくない。
【００２１】
機能層と磁気記録層の交換結合は、スパッタ法等による一般的な媒体製造工程において、真空を破らずに引き続き成膜することで実現できる。交換結合の向きは、強磁性的であっても反強磁性的であっても構わない。そのような構成は記録層と機能層の界面の状態を制御することによって実現することができる。例えば部分的に磁性が変化した領域を有する、表面改質層あるいは物理／化学吸着層が形成されている、界面の結合状態がミクロな部分によって異なる、と言った例が挙げられる。いずれにしろ、記録層と機能層との間隙は理論的には数ｎｍ程度離れていても交換相互作用が及ぶので、交換結合が作用するのであれば機能層と磁気記録層の間に非磁性層があっても構わない。また、機能層と磁気記録層の間に別の磁性膜を入れることによっても交換結合力を制御できるので、静磁結合相互作用を損なわない限り、機能層と記録層の間に複数の磁性層が存在しても構わない。
【００２２】
また、磁気記録層の垂直磁気異方性Ｋuや活性化体積などの温度依存性を熱アシスト磁気記録に好ましいように調整する目的で、磁気記録層自体が交換結合多層膜もしくは非磁性体を間にはさんだ多層膜、またはこれらを複数積層した複合膜となっていても構わない。これらの磁気記録層自体の構造による作用は、機能層との静磁結合相互作用とは独立である。従って、両方の作用をかけあわせることにより温度マージンの広い熱アシスト磁気記録ができる。ただし、多層膜または複合膜を用いると媒体構成が複雑になってコストがかかる欠点も有する。
【００２３】
磁気記録層または機能層の下に、磁性体または非磁性体からなる下地層を設けてもよい。磁性体からなる下地層は、記録／再生を改善するために、磁性薄膜中の磁区や記録／再生ヘッドと交換相互作用・静磁気相互作用を介して磁気的に結合される。例えば記録層を垂直磁化膜とする場合、軟磁性膜を下地層とし、単磁極ヘッドで記録を行うことで、高密度の記録ができる。また、記録層が面内磁化膜の場合、軟磁性層を記録層の上あるいは下に設け、再生時に軟磁性層を飽和させる強度の磁界を印加することによって、高密度の記録ができ、しかも熱揺らぎ耐性も向上する。
【００２４】
非磁性体からなる下地層は、磁性部や非磁性部の結晶構造を制御する目的、あるいは基板からの不純物の混入を防ぐ目的で設置される。例えば、所望の結晶配向を有する磁性部の格子間隔に近い格子間隔を持つ下地層を用いれば磁性部の結晶状態を制御することが可能である。また、所望の表面エネルギーを持ったアモルファス下地を用いることにより、磁性部または非磁性部の結晶性またはアモルファス性を制御する場合もある。下地層の下にさらに下地層を設けても構わない。その場合には、機能を分担させられるので効果が増加する。例えば、記録層の結晶粒を小さくする目的で粒径の小さなシード層を基板上に設け、その上に記録層の結晶性を制御する下地層を設ける手法が知られている。基板からの不純物の混入を防ぐ目的には、下地層として格子間隔が小さいかまたは緻密な薄膜を用いればよい。
【００２５】
磁性体または非磁性体の下地層は、上述したような両者の機能を兼ね備えていてもよい。すなわち、磁性下地層により磁性部の結晶性を制御するようにしてもよい。この場合には、記録／再生特性上の効果と結晶性上の効果とが相乗されるので、より好ましい。なお、下地層は、イオンプレーティング、雰囲気ガス中でのドープ、中性子線照射などによって形成される基板の表面改質層であってもよい。この場合、追加的な薄膜堆積のプロセスがなくなるので、媒体製造上好ましい。
【００２６】
磁性体を加熱する手段は、記録温度に達する部分が局所的であれば、媒体の全面を加熱するものでも、媒体の一部を局所的に加熱するものでもよい。一般に、高密度磁気記録媒体を加熱すると熱揺らぎの影響が出て記録保持能（アーカイブ特性）が劣化し使用電力が増加するので、媒体の一部を局所的に加熱し、媒体の大部分は室温または室温以下の温度に保つことが好ましい。ただし、全面を加熱しても記録保持能が劣化しないような媒体を用いたシステムでは、全面を加熱する方が低コストになって好ましい場合がある。
【００２７】
具体的な加熱手段は特に限定されない。高速かつ局所的な加熱を行うためには、光ディスクに用いられているようなレーザ、誘導加熱装置、および媒体に対する距離を制御できるように保持された電熱線のようなプローブ、電子線を放射するものなどが用いられる。より局所的な加熱を行うためには、レーザ光をレンズなどの光学系により媒体面上で絞り込む方式、レーザ光を微小開口やソリッドイマルジョン（ＳＩＬ）レンズを用いて近接場光とする方式、プローブ先端に微細なアンテナを形成してそこから誘導加熱を行う方式、加熱プローブの媒体対向部の形状をできる限り先鋭化する方式、電子線放出プローブの媒体対向部の形状をできる限り先鋭化する方式などが挙げられる。図１および図２に示したように、これらの加熱手段は、媒体の記録面側に設置してもよいし、その反対面側（基板側）に設置してもよい。
【００２８】
記録層に磁界を印加する手段は、通常のＨＤＤで用いられているような浮上スライダーの端面に誘導コイルと磁極からなる磁気回路を形成した磁気ヘッドでもよいし、永久磁石を設置してもよいし、媒体に磁性層をさらに追加して温度分布または光照射による磁化分布によって瞬間的・局所的な磁界を発生させてもよいし、情報の記録を行う磁性体層自身から発生する漏洩磁界を利用してもよい。永久磁石を設置する場合には、永久磁石と媒体との距離を可変にする、永久磁石を微細化するなどの工夫によって、高速・高密度の磁界印加ができるようになる。
【００２９】
以下、本発明の原理を説明する。
磁気記録層が磁気的に孤立した多数の磁性粒子を含んでいる場合、その磁化反転過程は熱活性型の現象であり、次式で記述されることが一般に知られている。
【００３０】
Ｎ（ｔ）＝Ｎ0・ｅｘｐ（−ｒ・ｔ）  …（１）
ｒ＝Ａ・ｅｘｐ（−ΔＥ／（ｋB・Ｔ））  …（２）
ΔＥ＝Ｋu・Ｖ（（２・Ｋu−Ｈ・Ｍｓ）／２・Ｋu）2  …（３）
ここで、Ｎ（ｔ）は時間ｔが経過したときの反転した磁性粒子の個数、Ｎ0は最初の磁性粒子の個数、Ａは頻度因子、ΔＥは活性化エネルギー、ｋBはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、Ｋuは磁気異方性エネルギー密度、Ｖは磁性粒子の体積、Ｈは磁性粒子に印加されている全磁界、Ｍｓは磁性粒子の飽和磁化である。
【００３１】
磁気記録媒体の室温における記録磁化の保存時間を評価する場合、すでに磁化反転したスピンの保持を考えればよいので、簡単のためにＨ＝０とする。時間ｔが経過したときに磁化反転する磁性粒子の比率Ｎ（ｔ）／Ｎ0は次式で記述される。
【００３２】
Ｎ(ｔ)／Ｎ0＝ｅｘｐ(−Ａ・ｅｘｐ(−ＫuＶ／(ｋB・Ｔ))・ｔ）…（４）
Ａは約１０9（ｓ-1）であることが知られている。ＫuＶ＞＞ｋBＴの場合、きわめて長い時間ｔが経過しない限り、ほとんど磁化反転が起こらないことを意味する。しかし、ＫuＶ〜ｋBＴの場合、秒から年のオーダーの時間で磁化反転が起こるようになる。これが熱揺らぎと呼ばれる現象である。
【００３３】
たとえば IEEE Trans. Magn., Vol. 35, p. 4423(1999) には、４０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ2の記録密度で記録磁化を１０年間保持するには媒体のＫuＶ／ｋBＴが約６０であることが要求されると記載されている。ただし、ハードディスクのライフサイクルを考慮すれば、室温で５年間保持している間の磁化の減少に起因する信号の低下が無視できれば、実用上問題のないレベルであると考えられる。また、記録磁化は記録直後に急激に劣化するが、その後の劣化は緩やかであるので、５年後と１０年後で信号強度にそれほど差はない。このように記録磁化が安定に保存される時間を安定保存時間ｔstと呼び、本明細書においてはその目標値を最低でも５年間と設定する。一方、 IEEE Trans. Magn., Vol. 33, p. 978(1997) には、ＫuＶ／ｋBＴ＝６０の媒体では６ヶ月後にＳＮ比が６ｄＢ低下したが、ＫuＶ／ｋBＴ＝８０の媒体では６ヶ月後でも信号劣化が見られなかったことが記載されている。これらの文献値を考慮すると、ＫuＶ／ｋBＴが６０以上で、記録磁化を５年間保持できることが目標になる。
【００３４】
熱アシスト磁気記録時に磁気記録媒体の温度は、図３に示すような経時変化を示す。この場合、温度が上がった時点ではＫuＶ〜ｋBＴとなり、熱揺らぎが大幅に加速される。ただし、媒体が高温になっている時間が短ければ、トータルの磁化反転量はわずかであり、結果として信号の劣化は少ない。したがって、熱アシスト磁気記録装置を設計する上では、高温になっている時間における熱揺らぎ量を、そのシステムで許容される範囲に抑えるような媒体の磁気特性および熱特性、加熱方法などが非常に重要になる。しかし、媒体、加熱手段および磁界印加手段の仕様を、装置の試作および記録／再生試験を通して決定しようとすると膨大な研究を必要とする。そこで、装置の設計指針を簡便に得る方法が必要になる。
【００３５】
上記の（４）式は単純な線形結合ではないので、任意の温度応答Ｔ（ｔ）およびＫu（Ｔ）に適用できるような解析式の導出は困難である。また仮に解析式を導出できたとしても、それは複雑な式になり、装置設計に用いるには実用的ではない。そこで本発明者らはまず、磁気記録媒体の温度の時間変化をある時間刻みΔｔで区切り、その間においては磁気記録媒体の温度が一定であるとして（４）式を適用し、その時間刻み内の反転量を見積もり、それを全時間で積算してトータルの反転量を見積もる、という方法を考えた。
【００３６】
ところが、微小な時間刻みΔｔ内での磁化反転量は極めて小さな値であり、単純な加算は困難であることがわかった。例えば、反転量の合否の判定に使用される目標値として、安定保存時間ｔst＝５年、ＫuＶ／ｋBＴ＝８０を（４）式に代入すると、Ｎ（ｔ）／Ｎ0＝ｅｘｐ（２・１０-18）という限りなく１に近い値が得られるにすぎない。これをより微小な時間刻みで計算して加算するとすれば、有効桁数を非常に大きく確保し、かつ精度保証計算の手法を使わなければならない。このため、このような手法は実用的であるとはいえない。
【００３７】
次に、Ｎ（ｔ）／Ｎ0という微小な反転量について、その自然対数ｌｎをとり、取り扱いが容易なオーダーに変換する方法を検討した。すなわち、
Ｆ≡−ｌｎ（Ｎ（ｔ）／Ｎ0）＝Ａ・ｅｘｐ（−Ｋu・Ｖ／（ｋBＴ））・ｔ
を定義した。こうすれば、安定条件の値はＦ＝２・１０-18であり、このオーダーであれば短い時間刻みでもかろうじて扱える。このようにして求めたある時間刻みでのＦの値をΔＦi＝ｌｎ（ΔＤi）とすると（ΔＤiはｉ番目の時間刻みでの反転量Ｎ（Δｔi）／Ｎ0）、トータルの反転量はΔＤ1＋ΔＤ2＋ΔＤ3＋…であるので、トータルのＦの値ＦtotalはＦtotal＝ｌｎ（ΔＤ1＋ΔＤ2＋ΔＤ3＋…）となる。ところが、このＦtotalを取り扱い容易なオーダーに変換した量ΔＦiから算出するには、単純な加算ではなく煩雑な計算が必要であるため、結局上記と同じ有効数字と精度の問題が生じる。
【００３８】
そこで、本発明者らはさらに検討を重ね、下記のように等価劣化時間ｔEQという新たな概念を用いる方法が有効であることを見出した。等価劣化時間とは、ある時間刻み内で磁気記録媒体が一定の温度に保持されたときの記録磁化の劣化度合いを、それと同じ記録磁化の劣化を生じさせる磁気記録媒体の室温での保持時間で表した物理量である。この方法では、記録磁化の劣化量を直接算出しないので、劣化量を直接知ることはできない。しかし、上記の等価劣化時間は通常の計算機の有効桁数で、かつ精度保証計算をしなくても扱える量である。しかも、各時間刻みにおける等価劣化時間を単純に加算することにより全体の等価劣化時間を見積もることができる。このため、簡便な方法で磁気記録装置の設計を行うことができる。
【００３９】
簡単のために、熱安定パラメータとしてＫuＶ／ｋBＴ＝β（Ｔ）とおき、等価劣化時間ｔEQを計算する基準となる室温でのβの値をβstとする。この場合、時間刻みΔｔにおいて、（４）式は
Ｎ（Δｔ）／Ｎ0＝ｅｘｐ（−Ａ・ｅｘｐ（−β）・Δｔ）
＝ｅｘｐ（−Ａ・ｅｘｐ（−βst）・ΔｔEQ）
と表される。βは各時間刻みΔｔにおける磁気記録媒体の温度Ｔに対する熱揺らぎ安定係数である。この式から、
ΔｔEQ＝Δｔ・ｅｘｐ（βst）／ｅｘｐ（−β）
＝ｅｘｐ（ｌｎ（Δｔ）−β＋βst）
が得られる。上記の（ｌｎ（Δｔ）−β＋βst）という量は、大きな有効桁数や精度保証計算を考慮しなくても扱うことができるオーダーの量である。こうして求めたΔｔEQを必要な時間刻み分だけ単純に加算すれば、全体としての記録磁化の劣化量に対応する等価劣化時間ｔEQが簡単に計算できる。すなわち、βstの媒体を室温で放置したとき、記録磁化の劣化量が何秒（時間、年）分の劣化に相当するかが簡単にわかる。したがって、媒体やシステムの設計上要求される劣化量（一般に具体的な磁化量で示すことは困難である）を、そのシステムが要求する保持時間という極めてわかりやすい指標で表すことができる。
【００４０】
磁気記録媒体の記録磁化が安定かどうかの判断は、システムに対する要求によって異なるが、一般的にあるβstを有する磁気記録媒体について安定保存時間ｔstという指標で表すことが可能である。βstおよびｔstの値は一般的に定義できるものではなく、用いるシステムによって千差万別である。上述したように、本発明においては、βstが６０以上で、ｔstが５年間以上の磁気記録装置を想定している。本発明は、上記の値と目標として、安定保存時間ｔstとトータルの等価劣化時間ｔEQ（＝ΣΔｔEQ）が、ｔEQ＜ｔstという関係を満たし、熱アシストＨＤＤシステムで要求される性能を達成できる磁気記録媒体を提供する。また、本発明では、この関係式を満たすように媒体、記録方式およびシステム全体の設計を行う。なお、通常は記録磁化が１０％程度劣化しても許容できる範囲であるので、ｔst／１０＜ｔEQという関係を満たせば十分である。
【００４１】
この方法では、時間刻みΔｔを、どの程度の時間に設定するかが考慮すべき問題となる。例えば、時間刻みを磁気記録媒体の温度上昇、最高温度到達、冷却の全ての過程でひとつしか取らなければ、等価劣化時間ｔEQが過小評価されるのは明らかである。一般的には、加熱された磁気記録媒体の温度プロファイルにおける最高到達温度と室温との温度差の１／１０を室温に加えた温度以上の温度に磁気記録媒体が保持されている時間を１０分割以上するのが妥当である。また、種々の記録条件、媒体条件での比較を行う場合には、時間刻みΔｔを１０ｎｓより小さい値にすると比較が容易になるため好ましい。上記の２つのΔｔのうち小さい方の値をΔｔとして採用すれば、過小評価を避けることができるため好ましい。しかし、基礎となる式に用いられる定数Ａの逆数の値がｎｓのオーダーであるので、時間刻みΔｔを１ｎｓ未満にすると本発明による手法の利点が小さくなるので好ましくない。したがって、加熱された磁気記録媒体のある位置での最高到達温度をＴmax、室温をＴRとしたとき、磁気記録媒体が（ＴR＋（Ｔmax−ＴR）／１０）以上の温度に保持されている時間を１０等分した値ｔiを求め、ｔiが１〜１０ｎｓの場合にはΔｔ＝ｔi、ｔiが１０ｎｓを超える場合にはΔｔ＝１０ｎｓ、ｔiが１ｎｓ未満の場合にはΔｔ＝１ｎｓに設定することが好ましい。
【００４２】
上記の関係式ｔEQ＜ｔstを満たす磁気記録装置の設計に影響を与える具体的なパラメータとしては、下記のようなものが挙げられる。たとえば、磁気記録媒体の温度の時間変化Ｔ（ｔ）、ヒーターから与える熱量、記録周波数、ディスク回転数、ヒーターと磁気ヘッドとの距離などの装置上の制御パラメータ、および磁気記録層のＫu（Ｔ）などの媒体上の制御パラメータなどである。
【００４３】
磁気記録媒体の温度の時間変化Ｔ（ｔ）を制御するには、通常の光記録媒体で行われているような方法を用いることができる。たとえば、磁気記録層に対して熱伝導率の大きなヒートシンク層を積層することにより、ｄＴ／ｄｔを大きくなる方向に変化させることができる。逆に、磁気記録層に対して断熱性の誘電体層を積層することによって、ｄＴ／ｄｔを小さくなる方向に変化させることができる。また、レーザ加熱を行う場合には光の吸収率と膜厚を設計して、光の吸収を起こさせる層を複数設けてｄＴ／ｄｔを小さくさせることもできる。さらに、レーザ加熱を行う場合には、照射パワー、ビーム径、照射パターン（連続、パルス）などによって媒体のＴ（ｔ）を調整することができる。また、レーザビームに対する媒体の移動速度も調整パラメータとなりうる。従来のＨＤＤ装置のように移動速度を任意に変更できないようなシステムの場合には、移動速度に対して照射パワーまたはパルス間隔を変えることによりＴ（ｔ）を調整することができる。誘導加熱の場合にも同様の手法を用いることができる。時間に対して加熱方法を変化させてもよい。
【００４４】
磁気記録層のＫu（Ｔ）は、基本的には材料系の選択により制御することができる。また、Ｋu（Ｔ）は、磁気記録層への磁性体または非磁性体の添加、または磁気記録層の微細構造の変化によっても制御できる。また、キュリー点が最高到達温度よりも高いフェリ磁性体を用いれば、温度変化に対するＫuの変化が小さい磁気記録層を実現することができる。さらに、いくつかの磁気特性の温度依存性がそれぞれ異なる磁気記録層（フェリ、フェロ、反強磁性体など）を複数積層して交換結合または静磁結合させることによって、より複雑な磁気特性の温度依存性を実現することができる。
【００４５】
以上の議論においては、磁性粒子間に作用する漏洩磁界を無視している。これは、漏洩磁界が微細構造に敏感な量であり、ＬＬＧシミュレータのような第一原理的なシミュレーションを用いない限り、評価が困難な物理量であるからである。設計を詳細に最適化する段階ではこのようなシミュレーションを用いることが必要であるが、本発明による磁気記録装置の設計方法はその前段階において、簡便な設計指針を得る方法を提供するものである。
【００４６】
本発明による磁気記録装置および設計方法においては、ΔｔEQの加算は、磁気記録媒体の任意の記録トラック上において磁化転移形成後の時間に対して行えば十分である。以下、この点について説明する。記録動作時には、局所的に加熱された部位に対して磁気ヘッドを用いて記録を行っているので、記録が行われている過程では磁気記録媒体が熱揺らぎ加速された状態あるいは常磁性になっている状態であってもよい。しかし、磁気ヘッドが媒体上の記録すべきポイントまたは磁化転移を形成すべきポイントの上を通り過ぎた後には、ただちに熱揺らぎを小さくして磁化の向きを固定しなければならない。この条件が最も厳しいポイントは、記録トラック上で磁化転移が形成される位置である。磁化転移はヘッドから供給される磁界の向きが高速に反転することによって形成される。すなわち、磁化転移位置では、ヘッドがわずかに移動した後に、それまで供給されていた磁界の向きが急激に逆転するという変化が生じる。このとき、磁化転移位置の熱揺らぎが加速された状態のままであると、ヘッド磁界の反転の影響を強く受けて急峻な磁化転移を形成できなくなる。したがって、磁化転移が形成された直後に熱揺らぎ加速は低く抑えなければならない。この要求を満たすためには、磁気記録媒体の任意の記録トラック上において磁化転移形成後の時間に対してΔｔEQを加算して得られたｔEQがｔEQ＜ｔstの関係を満たしていればよい。
【００４７】
ところで、たとえばレーザ光を記録層の記録磁区の上で走査させて加熱する操作のみを行った場合には、その磁区は熱揺らぎが加速されて消磁されてしまうが、記録層が最高到達温度に達してから、磁化の劣化が許容できる温度にまで記録層が冷却されるまでの間に、磁気ヘッドから反転磁区を維持できる磁界が印加されていれば、システム上問題となるレベルの消磁が起こることはない。ただし、磁気ヘッドによる磁界の印加時間が長いと、高速な記録ができなくなるおそれがある。
【００４８】
そこで、本発明の他の実施形態では、図２に示したように垂直磁気異方性を示す記録層の下に設けた機能層から記録直後の記録層に対して反転磁区をサポートする方向に磁界（サポート磁界）を印加するようにしている。
【００４９】
上記のサポート磁界の発生は、記録直後における機能層の残留磁化の空間分布によるものである。機能層から発生した漏洩磁界の影響が記録層に及ぶので、このことを機能層と記録層とが静磁結合した状態であると言うことができる。記録動作時に機能層がサポート磁界を発生するためには、（１）記録層の磁化反転領域の直下に機能層の磁化反転領域を存在し、かつ（２）機能層が垂直方向の残留磁化成分を持つという２つの条件を満たすだけで十分である。残留磁化量や漏洩磁界の強度については一般に限定されるものではない。なぜならば、漏洩磁界強度は熱揺らぎ加速現象を抑える効果をもつが、どの程度抑えればよいのかは、そのシステムが採用している動作条件（媒体の線速度、加熱温度、記録磁界）や設定寿命（安定条件）によって異なるからである。
【００５０】
記録層と機能層との間に厚さ１ｎｍ以上の非磁性層を設けてもよい。上述したように記録層と機能層との間には交換結合相互作用が働いていてもよい。ただし、機能層の磁化反転が容易に行える場合には、交換結合相互作用を敢えてなくす目的で、記録層と機能層の間に非磁性層を挟むことが好ましい。この非磁性層の厚さは１ｎｍ以上であれば交換結合相互作用をなくす目的を達成できるが、膜厚分布などによる不均一性をなくしてより確実に静磁結合のみとしたい場合には３ｎｍ以上とするのが好ましい。非磁性体の材料は、ＳｉＯ2のような誘電体、Ｔｉのような金属、Ｓｉのような半導体など特に限定されない。
【００５１】
以下、機能層の残留磁化の空間分布によって漏洩磁界が発生する過程について例を挙げて説明する。まず、機能層が室温において面内磁化膜であり、記録動作時の媒体温度近傍で媒体垂直方向に残留磁化を持つ場合について説明する。図４（Ａ）に上記の機能層２と記録層３の磁化の状態を模式的に示す。図４（Ａ）の機能層２および記録層３に示した矢印は各層中のスピンの向きを示す。図４（Ｂ）に機能層２における垂直方向の残留磁化Ｍｒ⊥の空間分布を模式的に示す。
【００５２】
図４（Ａ）に示すように、加熱手段と磁気ヘッドを含む記録ヘッド１５によって、記録層３および機能層２の点線で囲まれた部分が加熱されるとともに、白抜き矢印で示した方向の記録磁界が印加され記録層３は磁化反転を起こす。このとき、図４（Ｂ）のような垂直磁化の空間分布を示す機能層２は上向きに着磁された棒磁石と等価である。このため機能層２から記録層３に向かって図中のハッチングを施した矢印で示す方向の漏洩磁界が発生する。これが機能層２からのサポート磁界であり、このサポート磁界によって記録直後の熱揺らぎ加速による記録層３の磁化再反転を防ぐことができる。
【００５３】
図４（Ｂ）のような磁化の空間分布を示す機能層２は垂直方向の残留磁化成分を持つ。また、サポート磁界が記録層３のスピンを保持する方向に向くためには、機能層２は記録層３と同時に磁化反転することが好ましい。なぜならば、機能層２が磁化反転しないと漏洩磁界の発生方向が常に一定となりサポートの効果がなくなるからである。機能層２の磁化反転領域は必ずしも記録層３の磁化反転領域と同一位置で完全に重なっている必要はない。たとえば、機能層の磁化反転領域は記録層の磁化反転領域と比較して、小さくてもよいし大きくてもよい。また、記録層が磁化反転した領域の直下に少しでも機能層の磁化反転領域が存在していれば、記録層の熱揺らぎ加速による磁化再反転を防ぐことができるため、記録層の磁化反転領域と機能層の磁化反転領域とが若干ずれて一部分のみが重なりあっていてもよい。特に記録層３の加熱領域の中で最も高温になっている部分で熱揺らぎ加速が激しいので、その部分により強いサポート磁界が印加されるように、機能層２の磁化反転領域は記録層３の高温部分近傍であることが好ましい。
【００５４】
上記のように、室温において面内磁化膜であり、かつ記録動作温度で垂直方向の残留磁化を持つ機能層を用いる場合には、図４（Ｂ）に示したように加熱部分以外では機能層の垂直方向の磁化がゼロとなるので、効率的かつ強度の大きい漏洩磁界を発生できるので好ましい。
【００５５】
また、機能層が室温において面内磁化膜であり、転移温度Ｔs以上で垂直磁化膜となり、かつ転移温度Ｔsが記録動作時の機能層の最高到達温度よりも低いことが好ましい。この場合、強度の大きい漏洩磁界を効率的に発生できる。特に、機能層の加熱部分が垂直磁化膜になると、残留磁化成分が大きくなり漏洩磁界強度が増加するので好ましい。
【００５６】
次に、機能層が室温から記録温度以上の温度まで垂直磁化膜である場合について説明する。こうした記録動作時の全温度領域において垂直磁化膜である機能層について、加熱時における機能層の垂直方向残留磁化の空間分布とそれによって発生する漏洩磁界の一例を図５（Ａ）および（Ｂ）に模式的に示す。この例は、記録動作時に機能層の最高到達温度が機能層のキュリー温度を超える場合を示している。図５（Ａ）は記録ヘッドから上向きの記録磁界が印加されている場合、図５（Ｂ）は記録ヘッドから下向きの記録磁界が印加されている場合を示す。図中、ハッチングを施した矢印が漏洩磁界を示しており、矢印の長さが漏洩磁界の大きさを意味している。図５（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、記録磁界が上向きでも下向きでも、機能層からは下向きの漏洩磁界が発生する。
【００５７】
また、記録動作時の全温度領域において垂直磁化膜である機能層について、加熱時における機能層の垂直方向残留磁化の空間分布とそれによって発生する漏洩磁界の他の例を図６（Ａ）および（Ｂ）に模式的に示す。この例は、記録動作時に機能層の最高到達温度が機能層のキュリー温度を超えない場合を示している。この場合も図５（Ａ）および（Ｂ）と同様に、記録磁界が上向きでも下向きでも、機能層からは下向きの漏洩磁界が発生する。
【００５８】
いずれの場合でも図の右側に黒塗り矢印で示した大きさおよび方向（Ａの漏洩磁界とＢの漏洩磁界との中間の大きさで上向き）の一定のバイアス磁界を印加することによって、図４（Ｂ）の場合と同様に、熱揺らぎ劣化加速を抑えるサポート磁界を記録層に印加することができる。
【００５９】
このバイアス磁界はヘッドあるいは磁気記録装置から発生させてもよい。また、機能層の下に磁化反転を起こさないバイアス層を新たに設け、図４（Ｂ）と同様な残留磁化の空間分布を示すように配置すれば、加熱時のみに漏洩磁界によるバイアス磁界を印加できる。磁化反転を起こさないバイアス層材料としては、キュリー温度が媒体の最高到達温度よりも大きい材料、ＲＥリッチ組成の希土類−遷移金属合金、記録動作時の保磁力が記録磁界よりも大きい材料、など種々のものから選択することができる。
【００６０】
次に、機能層が室温において垂直磁化膜であり、室温ＴRでの残留磁化Ｍｒ(ＴR)と室温よりも高い温度Ｔxにおける残留磁化Ｍｒ(Ｔx)との間にＭｒ(Ｔx)＞Ｍｒ(ＴR)の関係があり、かつ温度Ｔxが記録動作時の機能層の最高到達温度以下である場合について説明する。このような機能層は、加熱領域において垂直方向の残留磁化が温度と共に増加するような特性を持ち、より大きな漏洩磁界を発生できるので好ましい。
【００６１】
このような機能層について、加熱時における機能層の垂直方向残留磁化の空間分布とそれによって発生する漏洩磁界の例を図７（Ａ）および（Ｂ）に模式的に示す。この場合、図５または図６の場合と違い、バイアス磁界なしでサポート磁界を発生することができる。また、図７（Ａ）および（Ｂ）に示したように、記録磁界が上向きの場合と下向きの場合とで漏洩磁界の強度が異なることもありうる。システム上、この漏洩磁界の強度の差が問題となる場合には、図５または図６の場合と同様に、バイアス磁界を印加するようにしてもよい。
【００６２】
同様なことは、Ｍｒ(Ｔx)とＭｒ(ＴR)の符号が異なる場合にも当てはまる。その例を次に示す。まず、この場合の磁化の温度依存性は図８に示すようになる。室温の残留磁化を負とすると、記録動作が行なわれる近傍の高温領域では残留磁化が正である。このとき、磁化の空間分布とそれによる漏洩磁界の発生は図９（Ａ）および（Ｂ）のようになる。このとき注意しなければならないのは、上向き方向の記録磁界が印加されている場合には、記録動作が行なわれる高温領域では機能層の磁化は下向きとなっているため、反転磁区が形成される、ということである。逆に、下向き方向の記録磁界が印加されている場合には、同じ理由で反転磁区はできない。そして、これらの場合について、残留磁化の空間分布と漏洩磁界は図９（Ａ）および（Ｂ）に示したようになる。すなわち、上向き記録磁界の場合には上向き漏洩磁界、下向き記録磁界の場合には下向き漏洩磁界となる。
【００６３】
上記のような機能層としては希土類−遷移金属合金が挙げられる。例えば、Ｔｂ−Ｆｅ，Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｔｂ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｎｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏなどである。これらの材料は光磁気（ＭＯ）記録媒体として実用化されており、希土類リッチ組成、あるいは補償組成、あるいはＴＭリッチ組成でも補償組成近傍とすることで、図７のような温度と共に磁化が増加する特性が容易に得られるので好ましい。
【００６４】
また、機能層として、互いにキュリー温度が異なる磁性体で形成された第一機能層と第二機能層とを反強磁性交換結合するように積層したユニットを含み、かつこのユニットが１回以上繰り返されたものを用いてもよい。この場合、第一機能層および第二機能層の磁気特性は図１０に示すような関係になる。図中の太線はトータルの磁化を示す。すなわち、両者のキュリー温度が異なるために、トータルの磁化は低温から高温へ向かうにつれて増加するような変化を示す。このような機能層を用いれば、図７に示すような磁化の空間分布を容易に得ることができる。
【００６５】
第一機能層と第二機能層との間に反強磁性交換結合相互作用が働くようにするには、両者の間にたとえば厚さ５ｎｍ以下の非磁性層を挿入すればよい。非磁性層としては、例えばＲｕ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｔｃ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｒ、あるいはこれらの合金あるいは酸化物を用いることができる。
【００６６】
また、反強磁性体と言われるもののなかに、温度条件や結晶方位面などの条件によってはフェリ磁性を示す材料があり、このような材料も機能層として用いることができる。
【００６７】
反強磁性を示すものとしては、ネール温度が室温よりも高い反強磁性材料を薄膜化したものがある。たとえばＦｅ，Ｃｒ，Ｃｏの合金で、具体的にはＭｎ−Ｎｉ，Ｍｎ−Ｐｄ，Ｍｎ−Ｐｔ，Ｃｒ−Ｐｄ，Ｃｕ−Ｍｎ，Ａｕ−Ｍｎ，Ａｕ−Ｃｒ，Ｃｒ−Ｍｎ，Ｃｒ−Ｒｅ，Ｃｒ−Ｒｕ，Ｆｅ−Ｍｎ，Ｃｏ−Ｍｎ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ，Ｃｏ−Ｍｎ−Ｆｅ，Ｉｒ−Ｍｎなどがあり、また規則合金、具体的にはＡｕＭｎ，ＺｎＭｎ，ＦｅＲｈ，ＦｅＲｈＩｒ，Ａｕ2Ｍｎ，Ａｕ5Ｍｎ12，Ａｕ4Ｃｒ，ＮｉＭｎ，ＰｄＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｔＣｒ，ＰｔＭｎ3，ＲｈＭｎ3などがあり、この他にＭｎ3Ｐｔ−Ｎ，ＣｒＭｎＰｔ，ＰｄＰｔＭｎ，ＮｉＯ，ＣｏＯなどが知られている。
【００６８】
本発明の他の実施形態では、機能層／記録層からなるユニットが一回以上繰り返して積層されていてもよい。例えば、基板／下地／機能層／記録層／機能層／記録層という積層構造が挙げられる。この場合、漏洩磁界が記録層の両面から作用し、より大きな静磁結合が得られるため好ましい。ただし、このような積層構造では総膜厚が大きくなりがちであるので、１つのユニットに含まれる機能層あるいは記録層は薄いほうが好ましい。
【００６９】
【実施例】
（実施例１）
図１１に示す構造を有する磁気記録装置を作製した。磁気記録媒体は、２．５インチのガラス基板２１上に、厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2からなる第１下地層２２、厚さ１４０ｎｍのＺｎＯからなる第２下地層２３、厚さ２０ｎｍのＣｏＣｒＰｔからなる磁気記録層２４、厚さ１０ｎｍのカーボンからなる保護層２５を順次積層した構造を有する。この磁気記録装置には通常のＨＤＤ装置で用いられるものと同様な、先端に記録／再生素子２６を備えた磁気ヘッドを取り付けたスライダー２７が設けられている。磁気記録媒体を回転させると、スライダー２７および記録／再生素子２６は磁気記録媒体上に浮上した状態で配置される。この磁気記録装置では、磁気記録媒体を４５００ｒｐｍで回転させると、３０ｎｍの浮上量が得られる。磁気記録媒体の下方には、記録／再生素子２６の位置に対応するようにレーザ２８が配置される。そして、媒体のガラス基板２１側から、記録／再生素子２６直下の磁気記録層２４に対して、直径９００ｎｍに集光した波長６４１ｎｍのレーザ光が照射される。
【００７０】
この磁気記録層は、Ｋuが８×１０6ｅｒｇ／ｃｃ、保磁力Ｈcが４ｋＯｅであり、室温（２５℃）におけるβ（Ｔ）＝ＫuＶ／ｋBＴの値（室温安定係数βst）が８０であった。この磁気記録層の保磁力の温度依存性を測定したところ、保磁力は温度に対してほぼリニアに減少し、保磁力Ｈcがほぼゼロとなる温度（キュリー点Ｔｃ）は６００Ｋ（３２７℃）であった。
【００７１】
この磁気記録媒体を線速５ｍ／ｓで回転させ、パワー５ｍＷでレーザ光を連続照射したときの温度の変化を温度分布解析シミュレータで計算した。その結果を図１２に示す。図１２においては、点線で磁気記録媒体の温度変化を示す。また、磁気記録媒体の最高温度到達時をゼロとして経過時間を表示している。図１２より、約５０ｎｓで磁気記録媒体の温度が上昇し、最高温度到達時から約１００ｎｓ程度で磁気記録媒体が冷却されているのがわかる。
【００７２】
この磁気記録媒体を上記の条件で加熱し、時間刻みΔｔ＝４．２ｎｓでΔｔEQを計算し、その積算（ｔEQ）を計算した。図１２においては、破線でΔｔEQの変化、実線で積算したｔEQの変化を示す。また、図１２には、このシステムの安定保存時間ｔst＝１０年のレベルを示す。
【００７３】
図１２から明らかなように、上記のパワーでレーザ光を記録磁区上で走査させると、その記録磁区では熱揺らぎが加速されて消磁が起こる。一方、図１２に示すように、少なくとも磁気記録媒体が最高温度に到達してから４６．２ｎｓ経過するまでの間にヘッドから記録磁界が供給されていれば、その後の等価劣化時間ｔEQはｔst＝１０年よりも小さくなり、システム上致命的な消磁が起こることはない。このことは、加熱された磁気記録媒体が最高温度に到達する位置よりも後方（トレーリングエッジ側）にヘッドの記録ギャップを設けて磁化転移を形成するようにすれば、熱消磁を起こすことなく記録可能であることを意味する。このように、レーザ照射位置に対する記録ギャップの最適位置の設計指針を容易に得ることができる。
【００７４】
上記の計算結果を確認するために、上記の動作条件で単一周波数での記録実験を行った。まず、媒体基板面から照射するレーザスポットの位置を５０ｎｍ刻み（１０ｎｓ相当）でずらしながら順次記録を行い、レーザスポットの記録ギャップに対する相対距離と再生信号強度との関係を調べた。その結果、レーザスポットを記録ギャップ位置よりもトレーリング側に２５０ｎｍ（５０ｎｓ相当）以上離した場合にはＣＮＲで３０ｄＢ以上の信号強度が得られたが、相対距離が２００ｎｍ（４０ｎｓ相当）以下の場合には信号強度が約１０ｄＢまで急激に低下した。なお、相対距離が２５０ｎｍ（５０ｎｓ相当）以上では、距離が大きいほど信号強度が低下した。これは、磁気記録媒体の温度上昇が小さいために十分な記録が行えなかったためと推定される。
【００７５】
次に、レーザスポットの位置を記録ギャップからトレーリングエッジ側に２５０ｎｍ（５０ｎｓ相当）に設定して記録を行い、単一周波数で反転磁区を形成した。その後、記録磁界を印加せずにディスク一周分だけ上記と同じパワーでレーザ光を照射した。再生ヘッドで信号強度を調べたところ、信号強度はほぼノイズレベルにまで低下した。
【００７６】
（実施例２）
実施例１と組成が異なり、保磁力Ｈcがほぼゼロになる温度（キュリー点Ｔｃ）が５００Ｋ（＝２２７℃）である磁気記録層を用いた以外は、実施例１と同様の磁気記録装置を作製した。磁気記録層のβstは１５０であった。このシステムに要求される安定保存時間ｔstは５年である。
【００７７】
この磁気記録装置について、実施例１と同様に記録実験を行った。図１２と同様な解析を行った結果、記録時に必要な磁界印加時間（ｄｅｌａｙ）は５４．６ｎｓであった。実際に、記録ギャップ−レーザスポット間の距離が３００ｎｍ（６０ｎｓ相当）以上で大きなＣＮＲが得られた。
【００７８】
記録ギャップ−レーザスポット間の距離を最適に設定して単一周波数で記録した信号に対し、実施例１と同様に記録磁界を印加せずにレーザ光のみを照射する実験を行った。ただし、本実施例では照射パワーを変化させて、照射後の再生信号強度とパワーとの関係を調べた。
【００７９】
実験に先立って、本発明の方法でｔEQを見積もった結果を図１３に示す。図１３から、システムの安定保存時間であるｔst＝５年を満たす照射条件は、０．４ｍＷ以下であることがわかる。本実施例の磁気記録装置の安定条件は、５年経過後のＣＮＲの低下が１．５ｄＢと定義されている。
【００８０】
実験によれば、照射パワーとＣＮＲの低下との関係は、０．５ｍＷで２．５ｄＢ、０．４ｍＷで１．８ｄＢ、０．３ｍＷで１ｄＢであり、本発明による設計の妥当性が示された。
【００８１】
実際に磁気記録装置を設計・試作する場合に、あらゆる条件下で実験を行い、得られたＣＮＲのわずかな低下から仕様を決定することは、測定誤差も考慮すると非常に困難である。本実施例で示したように、本発明の方法を用いれば、簡便に設計指針が得られる。
【００８２】
（実施例３）
ＳｉＯ2下地層を省いて下地層を厚さ１００ｎｍのＺｎＯのみとし、磁気記録層を厚さ２０ｎｍのＣｏＰｔ−Ｏとした以外は、実施例１と同様の磁気記録装置を作製した。この磁気記録層は、保磁力Ｈcがほぼゼロになる温度（キュリー点Ｔｃ）が１４２０Ｋ、βstが１５０であった。このシステムに要求される安定保存時間ｔstは５年である。
【００８３】
この磁気記録装置について、実施例２と同様に、熱アシスト磁気記録後にレーザ照射する実験を行った。ただし、本実施例では、クロスイレーズ耐性を調べるために、レーザによる照射位置を初期記録トラックから１０ｎｍ刻みで変位させ、再び初期記録トラックの位置に戻って再生を行い、信号強度の劣化を調べた。本実施例で用いられている磁気記録層はβstが比較的大きいため、クロスイレーズ耐性が大きいことが予想された。
【００８４】
この磁気記録装置について、本発明の方法により、隣接トラックの熱揺らぎ加速（クロスイレーズ）を見積もった結果を図１４に示す。図１４において、横軸はレーザ照射パワー（ｍＷ）、縦軸は熱揺らぎが加速されて磁化が消失（ｄｅｍａｇｎｅｔｉｚｅｄ）し、システムで規定した信号低下が発生して安定条件が満たされない領域を示す。図１４では、照射されるレーザスポットと比較するために、この磁化消失領域の大きさをトラック中心からの距離すなわち磁化消失半径（ｎｍ）として記述している。
【００８５】
図１４からわかるように、照射パワー３ｍＷまでは磁化消失半径は０である。したがって、図１３のように反転磁区直上にレーザ照射しても磁化消失は起こらない。ところが、照射パワーが４ｍＷになると、トラック中心から約３００ｎｍの領域で磁化消失が起こる。
【００８６】
実際の熱アシスト磁気記録システムでは、反転磁区上で記録磁界を印加せずにレーザ照射のみを行う動作がなされることはない。しかし、記録動作を行っているときに、その熱で隣接トラックの磁化がダメージを受けることが問題になる。図１４の結果から、レーザ照射パワー４ｍＷで記録動作を行う場合には、少なくとも隣接トラックまでの距離（具体的には隣接トラックにある反転磁区のエッジまでの距離）を３００ｎｍ以上に設定する必要があるという設計指針が得られる。
【００８７】
このような設計指針は、例えば磁気特性の異なる媒体を用いた場合にレーザ照射パワーのマージンをどの程度に設定すればよいか、というような具体的な設計要求に対して、パラメータを変えるだけで容易に計算することができる。これらの設計作業を実験のみで行うのは時間がかかり効率が悪いが、本発明の方法を用いれば設計作業を簡便に行うことができる。
【００８８】
（実施例４）
本実施例では、垂直磁気記録媒体に短いパルス光を照射したときの熱揺らぎについて検討した。ガラス基板／厚さ３００ｎｍの軟磁性下地膜／厚さ１５ｎｍのＣｏＣｒＰｔ磁気記録層／厚さ２ｎｍのカーボン保護層という構成の垂直磁気記録媒体を用意した。この磁気記録層はβstが８０であり、保磁力Ｈcがほぼゼロになる温度（キュリー点Ｔｃ）が５００Ｋ（＝２２７℃）であった。
【００８９】
媒体を構成する各層の熱伝導率を直接知ることは困難であるが、下記の方法により推定した。この方法では、試料をヒートシンク上におき、液体窒素温度〜数１００℃まで温度を変化させる。各温度において、試料が加熱されない程度の弱いパワーで１００μｍ径のレーザビームを照射し、反射率の温度依存性を調べる。次に、レーザビームを数〜１μｍに絞って照射し、局所的な定常温度分布を発生させ、そのときの反射率を測定する。この結果を、シミュレーションで再現し、フィッティングによって各層の熱伝導率または単層とみなしたときに等価な熱伝導率を求める。用いたヒートシンク中で異なる雰囲気温度中でこの測定−シミュレーション作業を行うことによりフィッティングの精度を向上させることができる。この測定の結果、各層の熱伝導率はバルク値のおよそ１０％であることが判明した。薄膜の熱伝導率はバルク値の数１０％以下に低下することが知られているので、その付近の値を出発値としてフィッティングするか、または薄膜の熱伝導率をバルク値の１０％と仮決めして、本発明による方法でｔEQ評価を行ってもそれほど大きな誤差は生じない。
【００９０】
上記のようにして求めた定数を用い、媒体を線速３０ｍ／ｓで回転させ、ＦＷＨＭ５０ｎｍ、０．５１ｍＷ、５ｎｓのレーザパルスを照射した場合の温度レスポンスを計算した。そのレスポンスに基づいて、本発明の方法によりｔEQを評価した結果を図１５に示す。図１５においては、点線で磁気記録媒体の温度変化を示す。仮に、このシステムに要求される安定保存時間ｔstを１０年とすると、レーザ照射のみを行った場合には信号の劣化が起こる。ただし、少なくとも磁気記録媒体が最高温度に到達してから０．３３３ｎｓ経過するまでの間にヘッドから記録磁界が供給されていれば、それ以降は信号劣化が起こらない。したがって、記録ギャップ位置とレーザスポット位置をほぼ同位置に調整しておけば、温度分布により磁化転移を形成することも可能であることが示唆される。
【００９１】
このように、本発明の方法では、与えられた媒体に対する適切なシステム設計を簡便に行うことができる。
【００９２】
（実施例５）
以下のようにして磁気記録媒体を作製した。２．５インチのガラス基板上に、厚さ３０ｎｍのＴｉシード層、厚さ３０ｎｍのＮｉＦｅＣｏ機能層、厚さ１０ｎｍの（Ｆｅ53Ｐｔ47）−ＳｉＯ2記録層、厚さ３ｎｍのカーボン保護層を順次スパッタ法にて積層した後、潤滑剤を塗布した。機能層と記録層の堆積の間には、０．５ＰａのＡｒ雰囲気中への１分間の暴露を施した。
【００９３】
記録層の微細構造を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて調べたところ、主にＦｅＰｔからなる柱状の磁性結晶粒子（直径約５ｎｍ）が主にアモルファスのＳｉＯ2からなる非磁性部分で分断されている構造となっていた。記録層単独の磁気特性は、垂直方向に主たる磁化容易軸を有し、ＶＳＭ測定および磁気トルク測定より磁気異方性エネルギー密度Ｋuが６×１０7ｅｒｇ／ｃｃであると推定された。記録層の室温の保磁力は１５ｋＯｅであった。同様に、機能層単独の磁気特性は、面内方向に主たる磁化容易軸を有し、保磁力は３００Ｏｅであった。ただし、膜垂直方向にも残留磁化成分を持ち、膜垂直方向のＶＳＭ測定で保磁力４００Ｏｅ、残留磁化１００ｅｍｕ／ｃｃの特性をもつ。
【００９４】
この機能層は軟磁性下地層の役割も果たす。すなわち、単磁極ヘッドから出る磁束が下地層を通ってリターン磁極へ流れるので、記録磁界の効率がよくなり、印加磁界強度（記録磁界強度）が概ね２倍となる。この効果は、記録層に厚さ２０ｎｍのＣｏＣｒＰｔＴａを用いて通常の垂直磁気記録を行う実験の際に、記録ヘッドに流す電流（起磁力）に対する再生信号強度およびオーバーライト値が機能層を付与することによって増加したことによっても確認した。
【００９５】
また、記録層と機能層とは静磁結合状態にあることもヒステリシスループから確認した。すなわち、模式的に図１６に示すような特性が得られた。この図においてＨ1は記録層の保磁力、Ｈ2は機能層の保磁力である。記録層、機能層のヒステリシスはともにＨ＝０の軸に対して対称であり、Ｈ2とＨ22は実質上ほとんど違いがなかった。一方、記録層と機能層とが強く交換結合している場合には、Ｈ2とＨ22がともにＨ＞０の部分に入るような非対称なヒステリシスループとなる。
【００９６】
記録層は室温で１５ｋＯｅの保磁力を持つので、通常の磁気記録ヘッドを用いて室温で記録することは不可能である。しかし、保磁力は温度と共に減少するので、ある温度まで加熱すると記録層も磁気記録が可能となる。同様に、機能層も保磁力は温度と共に減少するが、この例の機能層は室温で既に記録ヘッドで磁化反転を起こす程度の保磁力しか持っていない。従って、記録層が磁化反転する温度において機能層が磁化反転することは自明である。
【００９７】
上記の磁気記録媒体の動特性をＨＤＤの記録／再生評価装置にて評価した。回転数は４５００ｒｐｍで、単磁極ヘッドを用いた垂直磁気記録を行った。ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドはギャップが１１０ｎｍであった。浮上量と潤滑剤の厚さから磁気スペーシングは３０ｎｍと推定された。４００ｋｆｃｉの単一周波数記録をおこない、キャリア／ノイズ比（ＣＮＲ）測定を行った。局所加熱には波長６３３ｎｍのレーザを用いた。レーザビームを基板裏面より外部低浮上レンズを介して機能層／記録層部分へ照射した。外部低浮上レンズと基板の両方でＳＩＬレンズとなるように設計を行い、機能層／記録層部分で焦点を結ぶようにした。レーザスポットの直径はＦＷＨＭで約５００ｎｍである。精密なピエゾ素子によるヘッドの駆動で、光の照射位置と記録ヘッドのギャップ位置とを一致させた。
【００９８】
まずレーザを照射しないで磁気記録を試みた。再生信号はノイズがほとんどであり、十分な記録ができていないことがわかった。このことは記録層の保磁力とヘッドの記録能力から勘案して当然の結果である。次に、レーザを照射しながら記録を行った。別の実験とシミュレーションにより、あらかじめレーザ照射パワーと媒体の温度上昇の関係を調べておいた。レーザ照射パワーとＣＮＲの関係を図１７に実線で示す。レーザパワーの増加と共に再生信号が大きくなり、熱アシスト磁気記録ができていることがわかる。高照射パワー側でＣＮＲが減少傾向を示すのは、熱揺らぎ加速による磁区の再反転現象が起こっているものと推察される。点線は記録層単独の媒体についての結果である。照射パワーは同じ温度上昇をもたらすものに換算している。すなわち、Ｙ軸方向のＣＮＲの差は同じ媒体加熱温度によって得られるＣＮＲの差である。これより明らかなように、機能層があるおかげで熱揺らぎ加速現象が抑えられ、熱アシスト磁気記録により大きな信号が得られるようになった。ただし、過度に加熱すると熱揺らぎ加速がより進むので、もはや機能層によるサポート磁界では熱揺らぎ加速を抑えることができなくなり、信号強度は下がることになる。この例でのＣＮＲの値そのものはシステム上充分な値とは言い難いが、これは媒体構造やヘッド構造が大きな信号を得るために最適化されてはいないためである。しかしながら、本発明による磁気記録装置の有用性を示すには充分な例である。
【００９９】
（実施例６）
以下のようにして磁気記録媒体を作製した。２．５インチのガラス基板上に、厚さ５ｎｍのＮｉＡｌシード層、厚さ５ｎｍのＴｉ下地層、厚さ２０ｎｍのＲｕ下地層、厚さ１０ｎｍの（Ｃｏ76Ｐｔ24）Ｃｒ10−Ｏ機能層、厚さ３ｎｍのＲｕ中間層、［０．３ｎｍＣｏ／０．４３ｎｍＰｔ］6記録層、厚さ３ｎｍのカーボン保護層を順次スパッタ法にて積層した後、潤滑剤を塗布した。記録層はＣｏとＰｔとを交互に６回繰り返して積層した、いわゆる磁性人工格子膜である。
【０１００】
記録層の微細構造をＴＥＭを用いて調べたところ、主にＣｏとＰｔの多層膜からなる柱状の磁性結晶粒子（直径約６ｎｍ）が物理的に分断された微細構造が観察された。粒間物質は同定できなかったが、構成材料からアモルファスＣｏ−Ｏであることが想定される。記録層と機能層の単独の磁気特性は、垂直方向に主たる磁化容易軸を有し、保磁力はそれぞれ１１ｋＯｅ、８ｋＯｅであった。記録層と機能層の保磁力の温度変化を調べたところ、図１８に示すようになった。この図においてＨwは記録磁界強度、Ｔwは記録温度である。記録温度が機能層のキュリー温度よりも大きいので、記録動作時に機能層は磁化反転する。従って、記録時の磁化の空間分布は図５のようになっていると想定される。機能層はキュリー温度近傍まで垂直磁化膜であるので、記録動作時の加熱されている部分において、キュリー温度に達していいない部分は当然垂直方向の残留磁化を持つ。
【０１０１】
これを実施例５と同様の磁気記録実験に供した。ただし、レーザ照射側に電磁石を設置し、常に３００Ｏｅのバイアス磁界が印加されるようにした。その結果、図１７の実線で示されるような特性が得られた。電磁石の極性を逆にすると再生信号はほとんど得られず、図１７の点線のようになった。
【０１０２】
中間層として、５ｎｍＳｉＯ2、３ｎｍＴｉ、または６ｎｍＳｉを用いて同様の媒体を作製した。いずれの場合も、記録層と機能層とは静磁結合していることが確認された。記録実験でも上記と同様な結果が得られた。
【０１０３】
また、ＮｉＡｌシード層の下に、１００ｎｍのＴｂ25Ｃｏバイアス層を挿入した媒体を作製した。このバイアス層はＲＥリッチであり、またキュリー温度は４００℃を超えると思われる（膜が結晶化してしまうために正確なキュリー温度の測定はできなかった）ので、本実施例において磁化反転することはない。しかも、加熱部分において図４に示すような磁化の局所的な分布が得られるので、常に一定方向・一定強度の磁界を媒体に印加できる。この媒体を上記と同様の記録実験に供した。ただし、今回は電磁石による磁界印加を行わなかった。その結果、図１７の実線で示されるような特性が得られた。バイアス層が電磁石の代わりとなっていることが確認された。
【０１０４】
（実施例７）
以下のようにして磁気記録媒体を作製した。２．５インチのガラス基板上に、厚さ７０ｎｍのＳｉＮ下地層、厚さ２０ｎｍのＧｄ24（Ｆｅ20Ｃｏ80）機能層、厚さ５ｎｍのＳｉＮ中間層、［０．２８ｎｍＣｏ／０．４ｎｍＰｄ］8記録層、厚さ３ｎｍのカーボン保護層を順次スパッタ法にて積層した後、潤滑剤を塗布した。
【０１０５】
記録層の微細構造をＴＥＭを用いて調べたところ、主にＣｏまたはＰｄからなる柱状の磁性結晶粒子（直径約７ｎｍ）が物理的に分断された微細構造が観察された。粒間物質は同定できなかったが、構成材料からアモルファスＣｏ−Ｏであることが想定される。記録層単独の磁気特性は、垂直方向に主たる磁化容易軸を有し、保磁力が１１ｋＯｅであった。機能層は室温では面内磁気異方性を示すが、転移温度Ｔs＝１５０℃以上の温度においては垂直磁化膜となった。記録層と機能層の保磁力の温度変化を調べたところ、図１９に示すようになった。この図における保磁力は垂直方向を意味しているので、機能層は転移温度以下では保磁力ゼロとなる。この図より明らかなように、Ｔs以上で記録を行うようにすると、機能層は磁化反転しかつ垂直方向の残留磁化を持つ状態となる。
【０１０６】
また、実施例５と同様の磁気記録実験を行った。その結果、図１７の実線で示されるような特性が得られた。
【０１０７】
（実施例８）
以下のようにして磁気記録媒体を作製した。２．５インチのガラス基板上に、厚さ７０ｎｍのＳｉＮ下地層、厚さ３０ｎｍのＴｂ25（Ｆｅ50Ｃｏ50）機能層、厚さ３ｎｍのＰｔ中間層、厚さ１０ｎｍの（Ｆｅ53Ｐｔ47）Ｃｕ10Ｃｒ12記録層、厚さ３ｎｍのカーボン保護層を順次スパッタ法にて積層した後、潤滑剤を塗布した。
【０１０８】
記録層の微細構造をＴＥＭを用いて調べたところ、主にＦｅＰｔからなる柱状の磁性結晶粒子（直径約５ｎｍ）が主にＣｒからなる非磁性部分で分断されている構造となっていた。Ｃｕは膜中に概ね均一に分布していた。記録層単独の磁気特性は、垂直方向に主たる磁化容易軸を有し、保磁力が２２ｋＯｅであった。機能層は垂直方向に主たる磁化容易軸を有し、保磁力が８ｋＯｅの希土類リッチの組成であった。記録層と機能層の保磁力の温度変化を調べたところ、図２０に示すようになった。この図より明らかなように、Ｔw以上で記録を行うようにすると、記録過程において機能層は磁化反転しかつ垂直方向の残留磁化を持つ。この機能層の磁化の温度依存性は図１０において太線で模式的に示したようなものになった。このため、記録動作時の機能層からの漏洩磁界は図７のようになる。
【０１０９】
また、実施例５と同様な磁気記録実験を行った。その結果、図１７の実線で示されるような特性が得られた。
【０１１０】
また、機能層として、厚さ０．６ｎｍのＣｏ90Ｃｒ10第一機能層、厚さ０．７５ｎｍのＲｕ、と厚さ０．２５ｎｍのＣｏ第二機能層、厚さ０．７５ｎｍのＲｕを含むユニットを４回積層したものを用い、上記と同様の磁気記録媒体を作製した。この機能層はＣｏＣｒ磁性層とＣｏ磁性層とが反強磁性結合した磁気構造を持っていることがヒステリシスループから確認された。また、キュリー温度は、ＣｏＣｒ単独では約５００Ｋ、Ｃｏ単独では１２００Ｋである。従って、機能層単独の磁気特性の温度依存性は、このキュリー温度の差のために、室温ではＣｏＣｒドミナントであるのが高温域ではＣｏドミナントとなって、図１０に示すようなフェリ磁性を示す。従って、上記の例と全く同様に熱アシスト磁気記録媒体に用いることができる。
【０１１１】
第一機能層の厚さと第二機能層の厚さを変えた試料をいくつか作製し、同様の記録再生実験を行った。その結果、キュリー温度の小さい第一機能層の室温での飽和磁化の値が第二機能層よりも大きい試料のみ熱アシスト磁気記録が可能であることがわかった。この理由は、熱アシスト磁気記録の成否が、機能層の磁化が温度と共に増加することに本質的に起因することにある。
【０１１２】
（実施例９）
実施例７と同一の材料を用い、機能層／記録層／機能層の順に積層した磁気記録媒体を作製した。機能層と記録層の間には厚さ５ｎｍのＳｉＮを挿入している。ヒステリシスループから、機能層と記録層は各々静磁結合していることがわかった。この媒体を実施例５と同様の記録再生実験に供したところ、図２１に示すような結果が得られた。この図において、実線が実施例７の媒体、点線が本実施例の媒体である。図からわかるように、本実施例の媒体では高パワー照射時により大きな信号が出ており、熱揺らぎ劣化の加速が実施例７の場合よりさらに抑えられていることがわかる。また、より高温まで加熱できるので、反転磁区領域が広がることによって大きな再生信号が得られた。このことは、積層化により機能層からの漏洩磁界が２倍になったことによると考えられる。そこで、機能層の厚さを１０ｎｍにした媒体を作製して同様の記録再生実験に供した。その結果、図２１の実線と概ね一致する特性が得られた。このことによっても、積層化によって静磁結合力（漏洩磁界強度）が増加したことが確認された。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、熱揺らぎ限界を超える高密度記録が可能な磁気記録装置を簡便に設計できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る磁気記録装置における、磁気記録媒体、磁気ヘッドおよびレーザの配置を模式的に示す図。
【図２】本発明の他の実施態様に係る磁気記録装置における、磁気記録媒体および記録ヘッドの配置を模式的に示す図。
【図３】磁気記録媒体の温度Ｔの時間変化を模式的に示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体を形成する記録層および機能層の磁化の向きと、機能層の磁化の空間分布と漏洩磁界を模式的に示す図。
【図５】本発明の他の実施形態に係る磁気記録媒体を形成する機能層の磁化の空間分布と漏洩磁界を模式的に示す図。
【図６】本発明の他の実施形態に係る磁気記録媒体を形成する機能層の磁化の空間分布と漏洩磁界を模式的に示す図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る磁気記録媒体を形成する機能層の磁化の空間分布と漏洩磁界を模式的に示す図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る磁気記録媒体を形成する機能層の磁化の温度依存性を模式的に示す図。
【図９】本発明の他の実施形態に係る磁気記録媒体を形成する機能層の磁化の空間分布と漏洩磁界を模式的に示す図。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る磁気記録媒体を形成する第一機能層と第二機能層の磁化の温度に対する変化を模式的に示す図。
【図１１】本発明の実施例１の磁気記録装置における、磁気記録媒体、磁気ヘッドおよびレーザの配置を模式的に示す図。
【図１２】本発明の実施例１の磁気記録装置について、磁気記録媒体の温度、ΔｔEQおよびｔEQの経時変化を示す図。
【図１３】本発明の実施例２の磁気記録装置について、記録トラックからの距離とｔEQとの関係を、レーザの照射パワーをパラメータとして示す図。
【図１４】本発明の実施例３の磁気記録装置について、レーザの照射パワーと磁化消失半径との関係を示す図。
【図１５】本発明の実施例４の磁気記録装置について、磁気記録媒体の温度およびｔEQの経時変化を示す図。
【図１６】本発明の実施例５の磁気記録媒体におけるヒステリシスループを模式的に示す図。
【図１７】本発明の実施例５の磁気記録装置におけるＣＮＲの照射レーザパワーに対する変化を示す図。
【図１８】本発明の実施例６の磁気記録媒体を形成する記録層と機能層の保磁力の温度に対する変化を示す図。
【図１９】本発明の実施例７の磁気記録媒体を形成する記録層と機能層の保磁力の温度に対する変化を示す図。
【図２０】本発明の実施例８の磁気記録媒体を形成する記録層と機能層の保磁力の温度に対する変化を示す図。
【図２１】本発明の実施例９の磁気記録装置におけるＣＮＲの照射レーザパワーに対する変化を示す図。
【符号の説明】
１…基板
２…機能層
３…磁気記録層
１１…磁気ヘッド
１２…レーザ
１５…記録ヘッド
２１…基板
２２…第１下地層
２３…第２下地層
２４…記録層
２５…保護層
２６…記録／再生素子
２７…スライダー
２８…レーザ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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