(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの磁性層と、強磁性層と、前記磁性層と前記強磁性層との間に非磁性結合層を有する磁気記録媒体であって、
前記強磁性層と前記非磁性結合層との境界、及び前記非磁性結合層と前記磁性層との境界の少なくとも一方に、前記磁性層と前記強磁性層との交換結合力を強化すると共に粒間分離されてなる結合強化領域を含む、磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気記録媒体において、
前記結合強化領域を形成する材料は、前記強磁性層、前記非磁性結合層又は前記磁性層の表面に含まれる形態である、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気記録媒体において、
前記結合強化領域は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びこれらを含む合金からなる群から選択された材料で形成されている、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気記録媒体において、
前記結合強化領域を形成する材料は、Ｃｏ、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、Ｃｏ−Ｘ、ＣｏＣｒ−Ｙ及びＣｏＣｒＴａ−Ｙからなる群から選択される、但しＸ＝Ｐｔ、Ｔａ、Ｂ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ又はこれらの合金であり、Ｙ＝Ｐｔ、Ｂ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ又はこれらの合金である、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の磁気記録媒体において、
前記結合強化領域における前記Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉの含有割合は、他の領域よりも高く設定されている、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の磁気記録媒体において、
前記結合強化領域を形成する材料は最大で２ｎｍの厚さを有する、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項７】
請求項１から４のいずれかに記載の磁気記録媒体において、
前記強磁性層及び前記磁性層の少なくとも一方は、前記結合強化領域と同一の材料で形成されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の磁気記録媒体を少なくとも１つ備えた磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録媒体及び磁気記憶装置に係り、特に高密度記録に適した磁気記録媒体及び磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理技術の発達に伴い、磁気記録媒体に対する高密度化の要求が高まっている。この要求を満たす磁気記録媒体に求められる特性は、例えばハードディスクでは、低ノイズ化と熱安定性の向上がある。
【０００３】
磁気ディスク等の水平磁気記録媒体の記録密度は、媒体ノイズの低減及び磁気抵抗効果型ヘッド及びスピンバルブヘッドの開発により、著しく増大した。代表的な磁気記録媒体は、基板と、下地層と、磁性層と、保護層とがこの順序で積層された構造を有する。下地層は、Ｃｒ又はＣｒ系合金からなり、磁性層は、Ｃｏ系合金からなる。
【０００４】
媒体ノイズを低減する方法は、今までに各種の提案がなされている。例えば、Ｏｋａｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ. ，”Ｒｉｇｉｄ  Ｄｉｓｋ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ｆｏｒ  ５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2   Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”，ＡＢ- ３，Ｉｎｔｅｒｍａｇ’９６  Ｄｉｇｅｓｔには、ＣｒＭｏからなる適切な下地層を用いて磁性層の膜厚を減少させることで、磁性層の粒子サイズ及びサイズ分布を減少させることが提案されている。又、米国特許第５，６９３，４２６号では、ＮｉＡｌからなる下地層を用いることが提案されている。更に、Ｈｏｓｏｅ  ｅｔ  ａｌ. ，  ”Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｃａｙｉｎ  Ｈｉｇｈ- Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｍｅｄｉａ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ.   Ｍａｇｎ.   Ｖｏｌ. ３３，  １５２８（１９９７）では、ＣｒＴｉからなる下地層を用いることが提案されている。上記の如き下地層は、磁性層の面内配向を促し残留磁化及びビットの熱安定性を増加させる。磁性層の膜厚を減少させて、解像度を高くする、或いは、書き込まれたビット間の遷移幅を減少させることも提案されている。更に、ＣｏＣｒ系合金からなる磁性層のＣｒ偏析を促進させ、粒子間の交換結合を減少させることも提案されている。
【０００５】
しかし、磁性層の粒子が小さくなり互いに磁気的により孤立するにつれ、書き込まれたビットは、線密度に応じて増加する減磁界と熱活性化とにより不安定になる。Ｌｕ  ｅｔ  ａｌ. ，  ”Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ａｔ  １０  Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2   Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ.   Ｍａｇｎ.   Ｖｏｌ. ３０，  ４２３０（１９９４）では、マイクロマグネティックシミュレーションにより、直径が１０ｎｍで４００ｋｆｃｉビットでＫｕ Ｖ/ ｋＢ Ｔ〜６０なる比の各粒子の交換結合を抑制された媒体では、大幅な熱的ディケイを受けやすいことが発表されている。ここで、Ｋｕは磁気異方性の定数、Ｖは磁性粒子の平均質量、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは温度を示す。尚、Ｋu Ｖ/ｋB Ｔなる比は、熱安定性係数とも呼ばれる。
【０００６】
Ａｂａｒｒａ  ｅｔ  ａｌ. ，  ”Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｎａｒｒｏｗ  Ｔｒａｃｋ  Ｂｉｔｓ  ｉｎ  ａ  ５  Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2Ｍｅｄｉｕｍ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ.   Ｍａｇｎ.   Ｖｏｌ. ３３，２９９５（１９９７）では、粒子間の交換相互作用の存在が書き込まれたビットを安定化させることが、５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2 のＣｏＣｒＰｔＴａ/ ＣｒＭｏ媒体のアニールされた２００ｋｆｃｉビットのＭＦＭ（磁気間力顕微鏡）解析により報告されている。ところが、２０Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2 以上の記録密度では、更なる粒子間の磁気的結合の抑制が必須となる。
【０００７】
これに対する順当な解決策は、磁性層の磁気異方性を増加させることであった。しかし、磁性層の磁気異方性を増加させるには、ヘッドの書き込み磁界に大きな負荷がかかってしまう。
【０００８】
又、熱的に不安定な磁気記録媒体の保磁力は、Ｈｅ  ｅｔ  ａｌ. ，”Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｉｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｍｅｄｉａ”，  Ｊ．  Ｍａｇｎ．  Ｍａｇｎ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｖｏｌ．１５５，  ６（１９９６）において磁気テープ媒体について、そして、Ｊ．Ｈ．  Ｒｉｃｈｔｅｒ，  ”Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｍｅｄｉａ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．  Ｖｏｌ．３４，  １５４０（１９９７）において磁気ディスク媒体について報告されているように、スイッチ時間の減少に応じて急激に増加する。このため、データ速度に悪影響が生じてしまう。つまり、磁性層にどれくらい速くデータを書き込めるか、及び、磁性粒子の磁化を反転させるのに必要なヘッドの磁界強度が、スイッチ時間の減少に応じて急激に増加する。
【０００９】
他方、熱安定性を向上させる他の方法として、磁性層の下の基板に適切なテクスチャ処理を施すことにより、磁性層の配向率を増加させる方法も提案されている。例えば、発行中のＡｋｉｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ. ，  ”ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｌａｘａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｍｅｄｉａ  ａｓ  ａ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ”，  Ｊ.   Ｍａｇｎ.   Ｍａｇｎ．  Ｍａｔｅｒ.   （１９９９）では、マイクロマグネティックシミュレーションにより、実効的なＫu Ｖ/ｋB Ｔ値が配向率の僅かな増加により増大することが報告されている。この結果、Ａｂａｒｒａ  ｅｔ  ａｌ．，  ”ＴｈｅＥｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｒａｔｉｏ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｅｄｉａ  ｆｏｒ  ＞１５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2   Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”，  ＥＢ- ０２，  Ｉｎｔｅｒｍａｇ  ’９９，Ｋｏｒｅａにおいて報告されているように、磁気記録媒体のオーバーライト性能を向上する保磁力の時間依存性をより弱めることができる。
【００１０】
更に、熱安定性を向上するための、キーパ磁気記録媒体も提案されている。キーパ層は、磁性層と平行な軟磁性層からなる。この軟磁性層は、磁性層の上又は下に配置される。多くの場合、Ｃｒ磁気絶縁層が軟磁性層と磁性層との間に設けられる。軟磁性層は、磁性層に書き込まれたビットの減磁界を減少させる。しかし、磁性記録層と連続的に交換結合する軟磁性層の結合により、磁性層の粒子の減結合という目的が達成されなくなってしまう。その結果、媒体ノイズが増大する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述した問題を解決する１つの提案として、本願の出願人はノエルアバラ他を発明者とする発明について先に関連の特許出願をしている（以下、関連特許出願とする：特願平１１−１６１３２９号、平成１１年６月８日）。この提案では、少なくとも１つの交換層構造と、該交換層構造上に設けられた磁性層とを備え、該交換層構造は、強磁性層と、該強磁性層上で、且つ、該磁性層下に設けられた非磁性交換層とからなり、該磁性層及び該強磁性層は互いに磁化方向が反平行となる磁気記録媒体が示されている。このような磁気記録媒体であれば、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減し、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすことなく信頼性の高い高密度記録を実現できる。この提案では、互いに異なる膜厚で磁化方向が反平行である２つの磁性層からなる構造の場合、互いに磁化の一部を打消し合うため、磁気記録媒体の有効粒子サイズは、解像度に実質的な影響を及ぼすことなく増加させることができる。したがって、粒子体積から見ると熱安定性の良い媒体を実現できるように磁性層の見掛け上の膜厚を増加させることができることが示されている。
【００１２】
すなわち、上記関連特許出願では磁性層と強磁性層との全体として熱安定性を向上させ、かつ媒体ノイズを低減するめの基本的な構成が提案されている。上記磁気記録媒体では記録磁界が外部から供給されると磁性層及び強磁性層が共に平行状態となり、その後、記録磁界が減じて無くなったとき（残留磁化状態）では強磁性層の磁化方向が反転して、前記磁性層の磁化方向と反平行状態となる。このように、強磁性層の磁化方向が反転することで、全体として見掛け上の膜厚を増加でき、熱安定性の良い磁気記録媒体を実現できる。
【００１３】
このような好ましい構成を有する磁気記録媒体の機能をより向上させるためには、記録に係る磁性層と強磁性層とを反平行状態とさせる交換結合磁界が十分な強度で生じていることが望ましい。
【００１４】
本発明は、ビットの熱安定性をさらに向上して、信頼性の高い高密度記録が行える磁気記録媒体を提供することを主な目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載の如く、少なくとも１つの磁性層と、強磁性層と、前記磁性層と前記強磁性層との間に非磁性結合層を有する磁気記録媒体であって、前記強磁性層と前記非磁性結合層との境界、及び前記非磁性結合層と前記磁性層との境界の少なくとも一方に、前記磁性層と前記強磁性層との交換結合力を強化すると共に粒間分離されてなる結合強化領域を含む、構成により達成できる。
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、磁性層と非磁性結合層との境界、或いは強磁性層と非磁性結合層との境界の少なくとも一方に結合強化領域を含むので、磁気記録媒体内の交換結合磁界を強化して、熱安定性をさらに向上させることができ、さらに記録特性も改善された磁気記録媒体とすることができる。
【００１７】
この結合強化領域はいずれか一方の境界に形成しても、両方の境界に形成してもよい。両境界に形成する場合は結合強化領域の厚みが同一でも、異なってもよい。さらに、２つの結合強化領域に用いる材料は異なるものを用いていもよい。ここで異なる材料とは構成する組成材料が同じでも含有割合が異なるものも含まれる。
【００１８】
また、請求項２に記載の如く、請求項１に記載の磁気記録媒体において、前記結合強化領域を形成する材料は、前記強磁性層、前記非磁性結合層又は前記磁性層の表面に含まれる形態となってもよい。
【００１９】
結合強化領域を形成する材料は所定の厚さを越えないように極薄く形成することが好ましく、薄く形成することでその機能を十分に発揮する。ところで、このように結合強化領域を形成する材料を極めて薄く形成すると、その材料が面を形成することなく、材料が点在し分散状態となる場合もある。このような状態でも本発明の結合強化領域としての機能を果たす。このような状態では、結合強化領域を形成する材料が強磁性層、前記非磁性結合層又は前記磁性層の表面に埋没したような形態であると想定される。よって、見掛け上では結合強化領域が前記強磁性層、前記非磁性結合層又は前記磁性層の表面に存するような形態も本発明に含まれる。
【００２０】
要するに本発明では、実質的に強磁性層となる部分と実質的に非磁性結合層となる部分との間及び／又は実質的に磁性層となる部分と実質的に非磁性結合層となる部分との間に、強磁性層と磁性層の交換結合磁界を強化するような強化領域が存在すればよい。
【００２１】
また、請求項３に記載の如く、請求項１又は２に記載の磁気記録媒体において、前記結合強化領域は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びこれらを含む合金からなる群から選択された材料で形成することが好ましい。これらの材料は、接して設けられた前記磁性層或いは強磁性層と平行な磁化方向を有する材料として好適である。
【００２２】
また、請求項４に記載の如く、請求項３に記載の磁気記録媒体において、前記結合強化領域を形成する材料は、Ｃｏ、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、Ｃｏ−Ｘ、ＣｏＣｒ−Ｙ及びＣｏＣｒＴａ−Ｙからなる群から選択される、但しＸ＝Ｐｔ、Ｔａ、Ｂ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ又はこれらの合金であり、Ｙ＝Ｐｔ、Ｂ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ又はこれらの合金である、ことが特に好ましい。
【００２３】
請求項４記載の発明によれば、熱安定性を向上させつつ、オーバーライト性能やノイズ低減等を図った磁気記録媒体とすることができる。
【００２４】
また、請求項５に記載の如く、請求項３又は４に記載の磁気記録媒体において、前記結合強化領域における前記Ｆｅ、Ｃｏ又はＮｉの含有割合は、他の領域よりも高く設定されている、構成であることが好ましい。
【００２５】
請求項５記載の発明によれば、より確実に結合強化領域がその機能を発揮する磁気記録媒体となる。
【００２６】
また、請求項６に記載の如く、請求項１から５のいずれかに記載の磁気記録媒体において、前記結合強化領域を形成する材料は最大で２ｎｍの厚さを有する、構成とすることができる。
【００２７】
請求項６記載の発明によれば、磁気記録媒体の全体的な厚さの増加を抑制させつつ熱安定性を増加させることができる。前記結合強化領域を形成する材料は、厚さを１ｎｍ未満のように薄く、例えば０．５ｎｍ以下でも顕著な効果的があり、最大でも２ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００２８】
また、請求項７に記載の如く、請求項１から４のいずれかに記載の磁気記録媒体において、前記強磁性層及び前記磁性層の少なくとも一方は、前記結合強化領域と同一の材料で形成されている構成でもよい。
【００２９】
請求項７記載の発明によれば、強磁性層或いは磁性層の表面に結合強化領域を有する磁気記録媒体となるので、別途に結合強化領域を形成するための材料を準備する必要がない。このような強磁性層或いは磁性層は、結合強化領域を形成するのに好ましい材料で形成される。
【００３２】
さらに、本発明の範疇には請求項８に記載の如く、請求項１から７のいずれかに記載の磁気記録媒体を少なくとも１つ備えた磁気記憶装置も含む。
【００３３】
請求項８記載の発明によれば、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減し、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすことなく信頼性の高い高密度記録を行える磁気記憶装置を実現できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の動作原理を説明する。
【００３５】
本発明は、互いに反平行である磁化構造を有する複数の層を用いるものである。例えば、Ｓ．Ｓ．Ｐ．  Ｐａｒｋｉｎ，  ”Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ａｎｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｏｄ  ｏｆ  Ｉｎｄｉｒｅｃｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｔｈｏｕｇｈ  ｔｈｅ  ３ｄ，  ４ｄ，  ａｎｄ  ５ｄ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔａｌｓ”，  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔｔ．  Ｖｏｌ．６７，  ３５９８（１９９１）においては、Ｒｕ，Ｒｈ等の薄い非磁性中間層を介して磁性層に結合するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等の磁気遷移金属が説明されている。他方、米国特許第５，７０１，２２３号公報には、センサの安定化のために、上記の如き層を積層されたピニング層として用いるスピンバルブが提案されている。
【００３６】
２つの強磁性層の間に設けられたＲｕ又はＲｈ層が特定の膜厚を有する場合、強磁性層の磁化方向を互いに平行又は反平行にすることができる。例えば、互いに異なる膜厚で磁化方向が反平行である２つの強磁性層からなる構造の場合、磁気記録媒体の有効粒子サイズは、解像度に実質的な影響を及ぼすことなく増加させることができる。このような磁気記録媒体から再生された信号振幅は、逆方向の磁化により減少するが、これに対しては、積層磁性層構造の下に、適切な膜厚及び磁化方向の層を更に設けることで、１つの層による影響を打ち消すことができる。この結果、磁気記録媒体から再生される信号振幅を増大させ、且つ、実効粒子体積を増大させることができる。従って、熱安定性の高い書き込まれたビットを実現することができる。
【００３７】
本発明の磁気記録媒体が有する基本構成では、磁性層を強磁性層とを逆の磁化方向で交換結合させるか、或いは、積層フェリ磁性構造を用いることにより、書き込まれたビットの熱安定性を向上させる。強磁性層又は積層フェリ磁性構造は、交換―減結合された粒子からなる磁性層からなる。
【００３８】
そして、特に本発明は、上記関連特許出願で示した磁気記録媒体の熱安定性を更に向上させるために、磁性層と強磁性層との交換結合力の強化を促進した磁気記録媒体である。
【００３９】
図１は、本発明に係る磁気記録媒体の実施例の要部を示す断面図である。
【００４０】
本実施例の磁気記録媒体は、非磁性基板１０１、シード層１０２、下地層１０３、非磁性中間層１０４、強磁性層１０５、非磁性結合層１０７、磁性層１０９、保護層１１０及び潤滑層１１１がこの順序で積層された基本構造を有する。
【００４１】
非磁性基板１０１は、例えばＡｌ、Ａｌ合金又はガラスからなる。この非磁性基板１０１は、テクスチャ処理を施されていても、施されていなくても良い。
【００４２】
シード層１０２は、特に非磁性基板１０１がＡｌ、Ａｌ合金からなる場合には、例えばＮｉＰからなる。このＮｉＰ層はテクスチャ処理又は酸化処理を施されていても、施されていなくても良い。また、シード層１０２は、非磁性基板１０１が例えばガラスからなる場合には、ＮｉＡｌ、ＦｅＡｌ等のＢ２構造の合金を用いることができる。上記シード層１０２は、この上に形成される下地層１０３の（００１）面又は（１１２）面の配向を良好にするために設けられている。
【００４３】
磁気記録媒体が磁気ディスクの場合、非磁性基板１０１又はＮｉＰ層を用いたシード層１０２に施されるテクスチャ処理は、ディスクの周方向、即ち、ディスク上のトラックが延在する方向に沿って行われる。
【００４４】
非磁性中間層１０４は、磁性層１０９のエピタキシャル成長、粒子分布幅の減少、及び磁気記録媒体の記録面と平行な面に沿った磁性層１０９の異方性軸（磁化容易軸）の配向を促進するために設けられている。この非磁性中間層１０４はは、ＣｏＣｒ−Ｍ等のｈｃｐ構造を有する合金からなり、例えば１〜５ｎｍの範囲に選定された膜厚を有する。ここで、Ｍ＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ又はこれらの合金である。
【００４５】
上記強磁性層１０５は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ系合金、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金等からなる。つまり、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金を、強磁性層１０５に用いることができる。ここで、Ｍ＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ又はこれらの合金である。この強磁性層１０５は、２〜１０ｎｍの範囲に選定された膜厚を有する。
【００４６】
上記非磁性結合層１０７は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金、Ｉｒ系合金、Ｃｒ系合金，Ｃｕ系合金等からなる。この非磁性結合層１０７を例えばＲｕで形成した場合には、０．４〜１．０ｎｍの範囲に選定された膜厚を有し、好ましくは約０．８ｎｍの膜厚を有する。この非磁性結合層１０７の膜厚をこのような範囲に選定することにより、前記強磁性層１０５及び磁性層１０９の磁化方向が互いに反平行となる。強磁性層１０５及び非磁性結合層１０７が前述した交換層構造を構成する。上記交換層構造は複数段に形成してもよい。
【００４７】
上記磁性層１０９は、Ｃｏ又はＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金等からなる。ここで、Ｍ＝Ｂ，Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ又はこれらの合金である。磁性層１０９は、例えば５〜３０ｎｍの範囲に選定された膜厚を有する。勿論、磁性層１０９は、単一層構造のものに限定されず、多層構造からなる構成であっても良いことは、言うまでもない。
【００４８】
保護層１１０は、例えばＣからなる。又、潤滑層１１１は、磁気記録媒体を例えばスピンバルブヘッド等の磁気トランスデューサと使用するための、有機物潤滑剤からなる。保護層１１０及び潤滑層１１１は、磁気記録媒体上の保護層構造を構成する。
【００４９】
交換層構造の下に設けられる層構造は、勿論図１に示すものに限定されない。例えば、下地層１０３は、Ｃｒ又はＣｒ系合金からなり、基板１上に５〜４０ｎｍの範囲に選定された膜厚に形成し、交換層構造はこのような下地層１０３上に設けても良い。
【００５０】
さて、図１において本実施例の磁気記録媒体では、上記強磁性層１０５と非磁性結合層１０７との境界、或いは磁性層１０９と非磁性結合層１０７との境界の少なくとも一方に、結合強化領域１０６、１０８が形成されている。上部結合強化領域１０８は磁性層１０９と平行な磁化方向を有し、下部結合強化領域１０６は強磁性層１０５と平行な磁化方向を有する。上部結合強化領域１０８及び下部結合強化領域１０６のそれぞれが、磁性層１０９又は強磁性層１０５と一体化して、磁性層１０９と強磁性層１０５との交換結合を強化して熱安定性をさらに向上させる機能を果たす。上記結合強化領域１０６、１０８は、いずれか一方のみを形成した場合でも、強磁性層１０５と磁性層１０９との交換結合力の強化を向上させることができる。
【００５１】
前記結合強化領域１０６、１０８は、前記強磁性層１０５、前記非磁性結合層１０７及び前記磁性層１０９のいずれかの表面の一部として、すなわちこれらの表面に形成された界面として形成されてもよく、或いはある程度の厚さが確認できるように形成されてもよい。
【００５２】
前記結合強化領域１０６、１０８を形成する材料は、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びこれらを含む合金からなる群から選択される。特に、これら結合強化領域１０６、１０８を構成する材料としては、Ｃｏ、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ等を用いることが推奨される。さらに、結合強化領域１０６、１０８を構成する材料としては、Ｃｏ−Ｘ、ＣｏＣｒ−Ｙ及びＣｏＣｒＴａ−Ｙで示される材料を選択して用いることもできる。ここで、Ｘ＝Ｐｔ、Ｔａ、Ｂ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ又はこれらの合金であり、Ｙ＝Ｐｔ、Ｂ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ又はこれらの合金である。
【００５３】
前記結合強化領域を形成する材料は、最大でも２ｎｍ程度までの厚さに制限することが好ましい。この材料は面状態ばかりでなく、分散状態でもよい。例えば、前記強磁性層１０５上或いはその表面に、所望の材料が点状に分散した状態であっても前記交換結合強化の機能を十分に発揮する。よって、このように少ない材料が分散したような状態でも、全体として結合強化領域とすることができる。
【００５４】
よって、結合強化領域内での材料の厚さは０〜２．０ｎｍ程度である。但し、この結合強化領域を形成するのに用いる材料により、磁気記録媒体に要求される特性が変化するので、これらを総合的に勘案して結合強化領域１０６、１０８を形成させる材料の厚さを定めることが好ましい。この点については、後述する。
【００５５】
結合強化領域１０６、１０８を形成する材料として好適なＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びこれらを含む合金等は、前記強磁性層１０５或いは磁性層１０９を形成する材料としても用いることができる場合がある。よって、これらを形成する材料が互いに同一成分を有する場合や類似成分を有する場合があってもよいが、結合強化領域１０６、１０８を形成する側の材料についてはＣｏ等の含有割合が所定以上（リッチ）であることが好ましい。例えば、一般的なＣｏを含む磁性層用材料よりもＣｏ等の含有割合が１０〜２０（ａｔ％）以上高いものを用いることが好ましい。よって、強磁性層１０５及び磁性層１０９に用いられる材料と結合強化領域１０６、１０８で用いる材料で、その構成成分が類似する場合でも、結合強化領域１０６、１０８側の材料に含有するＣｏ等はリッチな状態とする。
【００５６】
強磁性層１０５或いは磁性層１０９を形成する材料として、前記のようなＣｏ等がリッチである材料を用いることも可能である。この場合には、結合強化領域１０６、１０８は、強磁性層１０５及び磁性層１０９に含まれることになり、強磁性層１０５及び磁性層１０９の表面、すなわち非磁性結合層１０７との界面が実質的に結合強化領域１０６、１０８に相当することなる。この場合には、別途結合強化領域１０６、１０８を形成するための材料を準備する必要がない。
【００５７】
以上のように、結合強化領域１０６、１０８は磁性層１０９と非磁性結合層１０７との境界、強磁性層１０５と非磁性結合層１０７との境界に実質的に存在すればよい。
【００５８】
本実施例の磁気記録媒体は周知の薄膜形成技術を用いて形成することが可能である。例えば、スパッタリング法を用いて上記非磁性基板１０１上に下から順に所望の材料を積層することで図１に示す本実施例の磁気記録媒体を得ることができる。
【００５９】
このような積層工程では、強磁性層１０５の上部に下部結合強化領域１０６が存在することになる。強磁性層１０５と下部結合強化領域１０６とを異なる材料を用いて、下部結合強化領域１０６を極薄く形成する場合の例を説明する。
【００６０】
下部結合強化領域１０６を極めて薄く、例えばＣｏを０．５ｎｍ以下で形成すると、強磁性層１０５の上面にＣｏが面状態で形成されるまでには至らず、Ｃｏが点在している分散状態となる。この上に非磁性結合層１０７がさらに積層されても、下部結合強化領域１０６は少なくも強磁性層１０５と非磁性結合層１０７との境界に存する。下部結合強化領域１０６を形成するＣｏは、強磁性層１０５又は非磁性結合層１０７の表面に埋没したような状態となることもあり、この場合には下部結合強化領域１０６は強磁性層１０５又は非磁性結合層１０７の界面に形成されていると見ることもできる。
【００６１】
上記のような関係は、非磁性結合層１０７及び磁性層１０９と上部結合強化領域１０８とについても同様である。
【００６２】
さらに以下では、本実施例の結合強化領域１０６、１０８に用いる材料、好ましい材料の厚さ（ｔ）等について、図２から図５を参照して説明する。
【００６３】
なお、これら図２から図５に示すのは、下部結合強化領域１０６及び上部結合強化領域１０８を共に略均一に形成し、これらの厚さｔ（ｎｍ）を同時に変更し、そのときに磁気記録媒体から計測された値である。用いた材料は、Ｃｏ、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａの３種であり、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａは前述したコバルトリッチな状態に形成されている。
【００６４】
図２は結合強化領域１０６、１０８を形成する材料の厚さｔに応じて変化する磁気記録媒体の交換結合磁界Ｈｅｘの様子を示す図である。図２では、下部結合強化領域１０６及び上部結合強化領域１０８を形成する材料の厚さｔ（ｎｍ）を横軸、上記強磁性層１０５及び下部結合強化領域１０６と、上記磁性層１０９及び上部結合強化領域１０８との交換結合により生じた交換結合磁界Ｈｅｘを縦軸に取っている。
【００６５】
図２で、全ての材料で厚さｔが１ｎｍまでは増加する傾向にあり、ＣｏＣｒでは約２５００Ｏｅ、さらにＣｏでは約４０００Ｏｅの高いレベルにまで交換結合磁界Ｈｅｘが強化されることを確認できる。Ｃｏ、ＣｏＣｒは材料厚さｔが１ｎｍを越えても増加するが、どちらの場合も厚さ２ｎｍを越えると交換結合磁界Ｈｅｘは減少している。
【００６６】
なお、材料をＣｏＣｒＴａとした場合、上記２つの材料と比較すると、交換結合磁界Ｈｅｘの強化度合いは低いが、材料厚さｔを１ｎｍ程度とすると実用レベルとすることができる。
【００６７】
よって、結合強化領域１０６、１０８に用いる材料とその厚さｔを選定することで必要な交換結合磁界Ｈｅｘを有する磁気記録媒体を設計できる。以上からここで用いる材料厚さｔは薄く１ｎｍ未満、例えば０．５ｎｍ以下でも顕著な効果があり、最大でも２ｎｍ程度である。本実施例にによれば、磁気記録媒体全体の層厚を殆ど増加させることなく交換結合磁界Ｈｅｘを強化できることが分かる。
【００６８】
また、上記のように交換結合磁界Ｈｅｘを増加させることができれば、前記磁気記録媒体の保磁力を上げることができる。このように磁気記録媒体の保磁力を増加させることができれば、熱的安定を図りつつ高密度化させた磁気記録媒体の設計が可能となる。
【００６９】
図３は、結合強化領域を形成する材料の厚さｔを変化させたときの磁気記録媒体の保磁力Ｈｃが変化する様子を示す図である。図３では、磁気記録媒体の保磁力Ｈｃを縦軸に取っている。図３によれば、結合強化領域１０６、１０８の材料厚さｔを増加させることで保磁力Ｈｃを制御できることを確認できる。よって、結合強化領域１０６、１０８を形成する材料の厚さｔを調整するだけで、磁気記録媒体に用いる磁性材料を変更することなく磁気記録媒体の保磁力Ｈｃを制御できる。このような磁気記録媒体は磁性材料によらず熱安定性が得られるので、低ノイズ目的に特化して磁性材料を選択できる点で有用である。
【００７０】
図４は、結合強化領域１０６、１０８の材料厚さｔを変化させたときの磁気記録媒体のオーバーライト性能（Ｏ／Ｗ）について示す図である。オーバーライト性能は磁気記録媒体に一度目の磁気記録を行い、さらに異なる周波数で二度目の磁気記録をする。この後、記録の再生を行い、一度目の磁気記録がどの程度残存しているかを計測したＯ／Ｗ（ｄＢ）値を得て評価する。よって、このＯ／Ｗ値は低い値の方が好ましい。図４では、Ｏ／Ｗ値を縦軸に取っている。
【００７１】
図４によれば、Ｃｏ、ＣｏＣｒを用いた場合に結合強化領域１０６、１０８をを形成する材料厚さｔを増すと、Ｏ／Ｗ特性が低下する傾向が示されている。但し、ＣｏよりもＣｏＣｒの方がＯ／Ｗ特性の劣化は格段に少ない。
【００７２】
さらに、ＣｏＣｒＴａを用いた場合にはＯ／Ｗ特性が増加する傾向を示しており、好ましい材料であることが確認できる。特にＣｏＣｒＴａの場合、１ｎｍに向けＯ／Ｗ特性が増加し、２ｎｍでも極めて好ましいＯ／Ｗ特性を示す。よって、Ｏ／Ｗ特性を重視する磁気記録媒体とする場合には、ＣｏＣｒＴａで結合強化領域１０６、１０８を形成することが好適であることが分かる。ＣｏＣｒ合金にＴａ等の他の材料を加えると、Ｏ／Ｗ特性を改善して結合強化領域１０６、１０８を形成できることが分かる。
【００７３】
図５は、結合強化領域１０６、１０８を形成する材料厚さｔを変化させたときの磁気記録媒体の記録特性（Ｓ／Ｎ比）について示す図である。Ｓ／Ｎ比は当然に高い方が好ましい。図４では、Ｓ／Ｎ比を縦軸に取っている。
【００７４】
図５によれば、全ての材料で記録特性が劣化する傾向が示されている。しかし、材料厚さｔが１ｎｍ以下では１ｄＢ程度であり、従来からの改善手法を用いることで十分に記録特性を補償できる範囲にある。このような記録特性における劣化を考慮しても、結合強化領域１０６、１０８を設けることによる熱安定性の向上等の効果が大きいと言える。
【００７５】
なお、結合強化領域１０６、１０８をＣｏＣｒ等で形成した後に、加熱してアニール処理すると領域内に濃度勾配が生じて粒間分離を促進できる。このように形成した結合強化領域１０６、１０８では上記記録特性を改善できる。よって、このような粒間分離処理を用ることで、熱安定性を向上させつつノイズ低減を促進させた磁気記録媒体とすることもできる。
【００７６】
以上、図３から図５に示したように、磁気記録媒体内に結合強化領域１０６、１０８を設けることで交換結合磁界Ｈｅｘを強化でき、熱安定性を増加させることができるという顕著な効果がある。さらに、結合強化領域１０６、１０８に採用する材料やその厚さを適宜選択することで、磁気記録媒体の保磁力ＨｃやＯ／Ｗ特性も調整できる。
【００７７】
次に、本発明になる磁気記憶装置の一実施例を、図６及び図７と共に説明する。図６は、磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図であり、図７は、磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。
【００７８】
図６及び図７に示すように、磁気記憶装置は大略ハウジング１３からなる。ハウジング１３内には、モータ１４、ハブ１５、複数の磁気記録媒体１６、複数の記録再生ヘッド１７、複数のサスペンション１８、複数のアーム１９及びアクチュエータユニット２０が設けられている。磁気記録媒体１６は、モータ１４により回転されるハブ１５に取り付けられている。記録再生ヘッド１７は、ＭＲヘッドやＧＭＲヘッド等の再生ヘッドと、インダクティブヘッド等の記録ヘッドとからなる。各記録再生ヘッド１７は、対応するアーム１９の先端にサスペンション１８を介して取り付けられている。アーム１９はアクチュエータユニット２０により駆動される。この磁気記憶装置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。
【００７９】
磁気記憶装置の本実施例は、磁気記録媒体１６に特徴がある。磁気記録媒体１６は、図１と共に説明した、上記磁気記録媒体の第１実施例の構造を有する。勿論、磁気記録媒体１６の数は３枚に限定されず、１枚でも、２枚又は４枚以上であっても良い。
【００８０】
磁気記憶装置の基本構成は、図６及び図７に示すものに限定されるものではない。又、本発明で用いる磁気記録媒体は、磁気ディスクに限定されない。
【００８１】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、言うまでもない。
【００８２】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、請求項１から３記載の本発明によれば、磁気記録媒体内の交換結合を強化して、熱安定性をさらに向上させることができ、さらに記録特性も改善された磁気記録媒体とすることができる。
【００８３】
また、請求項４記載の発明によれば、熱安定性を向上させつつ、オーバーライト性能やノイズ低減を図った磁気記録媒体とすることができる。
【００８４】
また、請求項５記載の発明によれば、より確実に結合強化領域がその機能を発揮する磁気記録媒体となる。
【００８５】
また、請求項６記載の発明によれば、磁気記録媒体の全体的な厚さの増加を抑制させつつ熱安定性を増加させることができる。
【００８６】
また、請求項７記載の発明によれば、強磁性層或いは磁性層の表面に結合強化領域を有する磁気記録媒体となるので、別途に結合強化領域を形成するための材料を準備する必要がない。
【００８８】
さらに、請求項８記載の発明によれば、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減し、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすことなく信頼性の高い高密度記録を行える磁気記憶装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる磁気記録媒体の実施例の要部を示す断面図である。
【図２】結合強化領域を形成する材料の厚さｔを変化させたときの交換結合磁界Ｈｅｘの様子を示す図である。
【図３】結合強化領域を形成する材料の厚さｔを変化させたときの磁気記録媒体の保磁力Ｈｃの様子を示す図である。
【図４】結合強化領域を形成する材料の厚さｔを変化させたときの磁気記録媒体のオーバーライト性能について示す図である。
【図５】結合強化領域を形成する材料の厚さｔを変化させたときの磁気記録媒体の記録特性について示す図である。
【図６】本発明になる磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図である。
【図７】磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。
【符号の説明】
１０１        基板
１０２        シード層
１０３        下地層
１０４        非磁性中間層
１０５        強磁性層
１０６        下部結合強化領域
１０７        非磁性結合層
１０８        上部結合強化領域
１０９        磁性層
１１０      保護層
１１１      潤滑層
【図１】
0003848079.tif 000002
【図２】
0003848079.tif 000003
【図３】
0003848079.tif 000004
【図４】
0003848079.tif 000005
【図５】
0003848079.tif 000006
【図６】
0003848079.tif 000007
【図７】
0003848079.tif 000008