JP4034485B2

JP4034485B2 - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JP4034485B2
Application number: JP34048599A
Authority: JP
Inventors: 壮一及川; 和志彦坂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP2001155321A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録装置に使用される磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高透磁率な軟磁性裏打ち層上に基板面に対して垂直異方性を有する磁気記録層を積層した垂直二層媒体において、軟磁性裏打ち層は、磁気記録層を磁化した磁気ヘッドからの記録磁界を水平方向に通して磁気ヘッド側へ還流させる磁気ヘッドの機能の一部を担っており、記録再生効率を向上させる役目を果たしている。
【０００３】
しかしながら、磁気ディスク装置内では、主にスピンドルモータやボイスコイルモータから漏洩する浮遊磁界が発生しており、磁気ヘッドによる記録磁界と比較して極めて微弱ではあるものの、浮遊磁界が磁気ディスク内の軟磁性裏打ち層に吸収されて、磁気ヘッドの主磁極先端に集中することなどにより、垂直記録層の記録磁化を減磁あるいは消磁してしまうという問題があった。
【０００４】
このような垂直二層媒体における減磁や消磁を防止するために、媒体外部からの浮遊磁界の影響を受けにくいような軟磁性裏打ち層の透磁率や膜厚などの条件が提案されている。
【０００５】
また、垂直二層媒体の再生出力波形の均一性を改善する目的で、軟磁性裏打ち層の磁化容易軸を半径方向もしくは円周方向などに揃えるために、硬磁性層や反強磁性層を軟磁性裏打ち層の下部に設けた場合や多層構造の中間層として用いた場合には、磁壁の移動に制限が加わることから減磁や消磁を抑制する効果もあることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、軟磁性裏打ち層の透磁率や膜厚などの条件を限定することは、記録再生特性をも制限することになるという問題があり、しかも、そのような条件は材料や成膜条件に大きく依存し易いことから、実用上扱いにくいことが考えられる。また、軟磁性裏打ち層の磁化容易軸を揃えた場合でも、磁化容易方向では軟磁性層の透磁率が高いために、僅かな外部磁界で磁化状態が変動し、減磁や消磁を抑制する効果に関しては十分ではないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、外部浮遊磁界による磁気記録層の記録磁化の減磁や消磁が抑制された磁気記録媒体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非磁性基板上に、軟磁性裏打ち層、及び該非磁性基板の面に対し垂直異方性を有する磁気記録層を積層した磁気記録媒体において、前記軟磁性裏打ち層は、二層の軟磁性層間に各々非磁性中間層を配置した構造をなし、外部磁界一定の大きさ以下のとき該非磁性中間層を介して隣接する軟磁性層が互いに反強磁性的に結合し、一定の大きさ以上の外部磁界を印加したとき該非磁性中間層を介して隣接する軟磁性層の磁化の向きが平行になることを特徴とする磁気記録媒体を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
第１の発明に係る磁気記録媒体は、非磁性基板上に、軟磁性裏打ち層、及び該非磁性基板の面に対し垂直異方性を有する磁気記録層の積層を有し、この軟磁性裏打ち層は、膜面内方向に磁界を印加し、飽和磁化状態から逆向きの飽和状態に磁化を反転させたときの磁化曲線の微分値が２つのピークを有するという特性を有する。
【００１１】
また、第２の発明に係る磁気記録媒体は、第１の発明に係る磁気記録媒体の構成の一例を示すもので、非磁性基板上に、軟磁性裏打ち層、及び該非磁性基板の面に対し垂直異方性を有する磁気記録層の積層を有し、軟磁性裏打ち層は、複数の軟磁性層間に各々非磁性中間層を配置した多層構造をなし、一定の大きさ以下の外部磁界では該非磁性中間層を介して隣接する軟磁性層が互いに反強磁性的に結合し、一定の大きさ以上の外部磁界では隣接する軟磁性層の磁化の向きが平行になるという特性を有する。
【００１２】
第１の発明によれば、その磁化を反転させたときの磁化曲線の微分値が２つのピークを持つような軟磁性裏打ち層を用いることにより、本来、透磁率が高く僅かな浮遊磁界に対しても磁化状態が大きく変動しやすい裏打ち層において、２つのピーク間の外部磁界が０となる近傍のみの磁界に対する磁化状態の変化を小さく抑えることができる。これにより、外部浮遊磁界による垂直記録層の記録磁化の減磁や消磁を防止することができる。
【００１３】
好ましくは、この２つのピークが現れる範囲を記録磁界未満とすることにより、記録磁界を印加したとき、裏打ち層が磁気ヘッドからの磁束を還流させることが可能となる。また、好ましくは、この２つのピークが現れる範囲をおおよそ浮遊磁界程度の外部磁界になるよう調整することにより、軟磁性層の磁化状態の変化を抑制して外部浮遊磁界による垂直記録層の記録磁化の減磁や消磁を防止することができる。
【００１４】
また、第２の発明によれば、軟磁性裏打ち層を非磁性中間層との多層構造として一定の大きさ以下の外部磁界では隣接する軟磁性層を互いに反強磁性的に結合させることにより、その飽和磁化状態から逆向きの飽和状態にさせたときの磁化曲線の微分値が２つのピークを持つような軟磁性裏打ち層が得られる。これにより、外部浮遊磁界による垂直記録層の記録磁化の減磁や消磁を防止することができる。
【００１５】
また、この２つのピークが現れる範囲を記録磁界未満であり、おおよそ浮遊磁界程度の外部磁界になるよう調整すると、隣接する軟磁性層を、記録磁界を印加した場合には、互いに磁化の向きが平行になり、記録磁界未満の浮遊磁界程度では、反強磁的に結合させることができるので、記録に支障なく、外部浮遊磁界による影響を防ぐことができる。このように軟磁性裏打ち層の磁化状態の変化を抑制することにより外部浮遊磁界による垂直記録層の記録磁化の減磁や消磁を防止することができる。
【００１６】
第２の発明において、各軟磁性層の磁気モーメントはほぼ同一であることが好ましく、軟磁性層の磁気モーメントが異なると、磁化曲線の対称性が崩れ、残留磁化の値が大きくなり、軟磁性裏打ち層全体としての漏れ磁束が生じやすくなる。
【００１７】
図１に、第１の発明に係る磁気記録媒体の一例の構成を表す図を示す。
【００１８】
図示するように、この記録媒体は、非磁性ガラス基板１上に、軟磁性裏打ち層２及び磁気記録層３を積層した構造を有する。
【００１９】
また、図２に、第２の発明に係る磁気記録媒体の一例の構成を表す図を示す。
【００２０】
図示するように、この記録媒体は、非磁性ガラス基板１上に、第１の軟磁性層１２、非磁性中間層１３、及び第２の軟磁性層１４、磁気記録層１５を積層した構造を有する。
【００２１】
第２の発明に係る磁気記録媒体のように、強磁性遷移金属と非磁性金属を多層化した薄膜においては、非磁性層の厚さに対して強磁性層間の強磁性、反強磁性的結合が周期的に現れることが見出されており、多くの多層膜（（Ｆｅ，Ｃｏ）／（Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ））において、隣接する強磁性層が互いに反強磁性的（または強磁性的）に結合する周期は約１ｎｍであることが知られている（ A. Heinlich and J. A. C. Bland, Ultrathin Magnetic Structures II, Springer-Verlag(1994) ）。また、このような反強磁性的結合すなわち隣接する強磁性層の磁化が反平行となる状態が最初に現れる非磁性層厚は、おおよそ１ｎｍ以下付近であり、その後、約１ｎｍ間隔での非磁性層厚の増加に伴って、反強磁性的結合は弱くなっていくことから、非磁性層を適当な厚さにすることで結合の強さを選ぶことができる。したがって、ヘッドから印加する記録磁界程度の外部磁界に対しては磁化が平行となるように結合強度を、すなわち非磁性層厚を選ぶことにより、記録時にヘッドから磁界を印加した場合には、優れた軟磁性裏打ち層として機能する一方で、記録時以外の浮遊磁界に対しては、磁化状態の変化が抑制されることから、記録に支障なく外部浮遊磁界による磁気記録層の記録磁化の減磁や消磁を防止することができる。非磁性中間層厚は０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ未満が好ましい。
【００２３】
本発明の磁気記録媒体においては、軟磁性裏打ち層の磁化容易軸を円周方向または半径方向に揃えるため、非磁性基板と軟磁性裏打ち層の間にＦｅＭｎなどの反強磁性層やＣｏＳｍなどの硬磁性層を形成しても良い。
【００２４】
軟磁性裏打ち層と垂直記録層との間には、Ｒｕ、Ｔｉ、非磁性ＣｏＣｒ合金などの非磁性下地層を形成しても良い。
【００２５】
軟磁性層の材料には、センダストの他、ＦｅＳｉ合金、ＦｅＣｏ合金や、パーマロイなどのＮｉＦｅ合金、ＣｏＺｒＮｂなどのＣｏＺｒ合金などの高透磁率を有する軟磁性合金を使用することができる。なお、軟磁性裏打ち層を多層化する上では、軟磁性層の材料は、非磁性中間層と結晶構造が類似しており、格子定数も近いものや、非晶質材料が好ましいと考えられる。
【００２６】
非磁性中間層としては、Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，及びＲｅを使用することが好ましく、さらに好ましくはＲｕである。
【００２７】
軟磁性層と非磁性中間層との組み合わせとしては、センダストやＦｅＳｉ及びＦｅＣｏ合金に対しては、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ，及びＮｉＦｅ合金に対してはＣｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，及びＲｅが好ましいと考えられ、ＣｏＺｒＮｂ等の非晶質材料は、どのような非磁性中間層材料に対しても好ましいと考えられる。
【００２８】
垂直異方性を有する磁気記録層に使用される磁性材料としては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａなどのＣｏＣｒ合金の他、ＣｏＰｔＯやＣｏＰｔＢなどのＣｏＰｔ合金などがあげられる。
【００２９】
本発明の磁気記録媒体では、上述のような軟磁性裏打ち層上に、直接または非磁性下地層を介して基板に対して垂直異方性を有する磁気記録層が積層される。
【００３０】
【実施例】
まず、本発明に係る軟磁性裏打ち層の磁気特性について調べた。
【００３１】
非磁性基板には、２．５インチ磁気ディスクの標準仕様を満たすガラス基板を用い、各層の作製はすべてＤＣマグネトロンスパッタリングにより行った。
【００３２】
はじめに、非磁性基板上に、第１軟磁性層として厚さ２７ｎｍ程度のセンダストを形成した。
【００３３】
次に、非磁性中間層として厚さ１ｎｍ程度のＲｕ層を形成した。
【００３４】
その上に、再び第２軟磁性層として厚さ２７ｎｍ程度のセンダストを積層した。この３層構造の軟磁性裏打ち層上に、保護層として１０ｎｍのＣを形成した。
【００３５】
また、比較例として、非磁性中間層であるＲｕ層の厚さを１．５ｎｍ程度とした以外は同様にして積層を行った。
【００３６】
得られた軟磁性裏打ち層について、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）による膜面内方向に磁界を印加したときの磁化曲線と、磁化曲線を磁界について微分した結果を表すグラフ図をそれぞれ図３および図４に示す。また、図５および図６はそれぞれＲｕ層の厚さを１．５ｎｍ程度とした場合の磁化曲線と微分値である。なお、図４及び図６中、実線は印加磁界を負から正へ、点線は磁界を正から負へ変化させた場合に対応している。
【００３７】
図３に示すように、本発明に用いられる軟磁性裏打ち層の磁化曲線は、非磁性中間層を適当な厚さに設定することにより上下軟磁性層が反強磁性的に結合することを示しており、磁界０近傍において上下軟磁性層の磁化が共に磁界と同じ向きに揃おうとする変化が抑制されることから、主に磁界０近傍のみの磁界に対する磁化の変化が小さく抑えられていることが分かる。
【００３８】
ここで、印加磁界が０近傍における磁化の値が小さく抑えられ、磁化曲線がおおよそ原点について対称となっているのは、非磁性中間層上下の磁気モーメントが等しいためであり、上下の軟磁性層の磁気モーメントが異なると、磁化曲線の対称性が崩れ、残留磁化の値が大きくなり、軟磁性裏打ち層全体としての漏れ磁束が生じやすくなることから、上下軟磁性層の磁気モーメントはほぼ同一であることが望ましい。
【００３９】
これに対し、比較例では、図５に示すように、Ｒｕ層の厚さを１．５ｎｍ程度とした場合の軟磁性裏打ち層の磁化曲線は、非磁性中間層厚が上下の軟磁性層を反強磁性的に結合させるのに適当な厚さではないために、基本的には一般的な軟磁性層のそれと同様であり、透磁率が高いことから２０Ｏｅ程度の外部磁界を印加しただけでも磁化状態が大きく変動することが分かる。
【００４０】
図５の磁化曲線から、Ｒｕ層の厚さを１．５ｎｍとした場合には、非磁性中間層上下の軟磁性層は強磁性的に結合しているものと考えられる。このＲｕ層厚よりも薄いときに強磁性的に結合する層厚は、その周期性から０．５ｎｍ未満と予想され、反強磁性的な結合が現れるＲｕ層厚は０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ未満の範囲内であり、外部浮遊磁界に対する磁化状態の変化を最も効果的に抑制できるＲｕ中間層厚はこの範囲内にあると考えられる。
【００４１】
図３と図５におけるこのような磁化曲線の変化の違いは、微分後の曲線においてはピークの数の違いとして見ることができる。すなわち、印加磁界を負から正または正から負へと変化させて磁化を反転させたとき、比較例においては図６に示すようにピークは一つであるのに対し、実施例においては図４に示すように二つのピークを見ることができる。ピークの位置は実線と点線では２０Ｏｅ程度異なっているが、おおよそこれらのピークをとる磁界の大きさを閾値とすると、実施例においては磁界が０から閾値までの間に磁化状態の変化を抑制した領域が存在するのに対し、比較例においてはそのような領域は存在していないことが分かる。
【００４２】
上述の軟磁性裏打ち層上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、非磁性下地層として厚さ２０ｎｍのＲｕ層を形成した。
【００４３】
次に、非磁性下地層上にＣｏＰｔＣｒＯ磁性層を形成した。
【００４４】
その後、保護層として、１０ｎｍのＣ層を形成した。
【００４５】
得られた磁気記録媒体について、ヘルムホルツコイルにより発生させた外部磁界中で磁気抵抗効果を利用したヘッドにより再生信号出力の安定性の評価を行った。
【００４６】
その結果、２０Ｏｅの外部磁界を印加した場合に、比較例においては再生出力の減少や再生波形の変動が観察されたのに対し、実施例においては、そのような変化は観察されなかった。このような２０Ｏｅの外部磁界に対する変化の違いは上述の磁化曲線と良く対応している。
【００４７】
本発明に関わる垂直磁気記録媒体は、実施例として挙げたような軟磁性裏打ち層上に、直接または非磁性下地層を介して垂直記録層を積層した構成を有する。
【００４８】
この磁気記録媒体における軟磁性裏打ち層は、上述の閥値を磁気ヘッドによる記録磁界より小さく、かつ磁気ディスク装置内の浮遊磁界程度に設定することにより、記録磁界を磁気ヘッド側へ還流させる機能を果たしながら、浮遊磁界に対して磁化状態の変動を十分に抑制したものとなる。また、軟磁性裏打ち層を実施例のような多層構造とすることにより、透磁率や膜厚などの設計の自由度を損ねることなく、外部浮遊磁界による垂直記録層の記録磁化の減磁や消磁を十分に防止した垂直磁気記録媒体を得ることができる。
【００４９】
なお、上記実施例では、いずれも非磁性基板としてガラス基板を用いているが、Ａｌ系の合金基板あるいは表面が酸化したＳｉ単結晶基板、セラミックス、プラスチックなども使用することができる。さらに、それら非磁性基板表面にＮｉＰ合金などのメッキが施されている場合でも同様の効果が期待される。また、軟磁性裏打ち層の成膜法としてスパッタリング法のみを取り上げたが、真空蒸着法などでも同様の効果を得ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の磁気記録媒体によれば、外部浮遊磁界による影響を受けにくいため、磁気記録層の記録磁化の減磁や消磁を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明に係る磁気記録媒体の一例を表す概略図
【図２】第２の発明に係る磁気記録媒体の一例を表す概略図
【図３】本発明に用いられる軟磁性裏打ち層の一例の磁化曲線を表すグラフ図
【図４】図３の微分値を表すグラフ図
【図５】比較のための軟磁性裏打ち層の磁化曲線を表すグラフ図
【図６】図５の微分値を表すグラフ図

Claims

非磁性基板上に、軟磁性裏打ち層、及び該非磁性基板の面に対し垂直異方性を有する磁気記録層を積層した磁気記録媒体において、前記軟磁性裏打ち層は、二層の軟磁性層間に非磁性中間層を配置した構造をなし、外部磁界が一定の大きさ以下のとき該非磁性中間層を介して隣接する軟磁性層が互いに反強磁性的に結合し、一定の大きさ以上の外部磁界を印加したとき該非磁性中間層を介して隣接する軟磁性層の磁化の向きが平行になることを特徴とする磁気記録媒体。
前記非磁性中間層を介して隣接する軟磁性層の磁気モーメントがほぼ同一であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
前記非磁性中間層はＲｕからなることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
前記非磁性中間層は０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
前記軟磁性裏打ち層がＦｅを主成分とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。