JP5804591B2 - 熱アシスト磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents

Description

本発明は熱アシスト磁気記録媒体、及びそれを用いた磁気記憶装置に関する。

媒体に近接場光等を照射して表面を局所的に加熱し、媒体の保磁力を低下させて書き込みを行う熱アシスト記録は、１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２クラスの面記録密度を実現できる次世代記録方式として注目されている。熱アシスト記録媒体としては、磁性層に、Ｌ１_０型結晶構造を有するＦｅＰｔ合金や、同じくＬ１_０型結晶構造を有するＣｏＰｔ合金を用いた媒体が用いられる。上記Ｌ１_０型結晶構造を有する規則合金は、１０^６ Ｊ／ｍ^３台の高い結晶磁気異方性Ｋｕを有するため、熱安定性を維持したまま、結晶粒径を６ｎｍ程度以下まで微細化できる。これにより、熱安定性を維持したまま、媒体ノイズを大幅に低減できる。

熱アシスト記録媒体の媒体ノイズを低減するには、磁性粒径の微細化に加え、磁性粒子間の交換結合を低減する必要がある。このためには、磁性層に粒界材料を添加して、磁性結晶粒が粒界材料で分断されたグラニュラー構造とすることが望ましい。特許文献１には、Ｌ１_０型ＦｅＰｔ合金を含む磁性層に、粒界材料としてＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５を添加することが記載されている。また、特許文献２には、粒界材料として、ＭｇＯ、Ｃ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢＮ、ＳｉＮｘ、Ｂ_４Ｃを添加することが記載されている。

一方、グラニュラー構造を有する磁性膜上に、連続膜を形成することが提案されている。例えば特許文献３には、Ｌ１_０−ＦｅＰｔ合金と酸化物からなるグラニュラー構造を有する磁性層の上に、ＦｅＰｔやＣｏＣｒＰｔＢ合金からなる連続膜をキャップ層として形成することにより、書き込み特性が改善されることが開示されている。また、特許文献４には、グラニュラー構造を有する磁性層の上に、非晶質構造を有するＴｂＦｅＣｏ膜を形成することにより、ＴｂＦｅＣｏ膜に微細な磁区構造を形成でき、記録分解能を向上できることが開示されている。

特開２００９−１５８０５４号公報 特開２０１０−１７６８２９号公報 特開２００９−１５８０５３号公報 特開２００８−１５９１７７号公報

磁性粒子間の交換結合を低減するには、磁性粒が酸化物等からなる粒界相で取り囲まれたグラニュラー構造をとっていることが望ましい。但し、粒界相の幅は可能な限り均一である必要がある。粒界幅が不均一になると、磁性粒子間の交換結合の強さが不均一となり、反転磁界分散ＳＦＤ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｆｉｅｌｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）が大きくなる。

一方、磁性結晶粒は、初期成長部から上部にかけて粒径を一定に保って連続成長したコラム構造をとる必要がある。現在、提案されている粒界材料を単独で用いた場合、上記条件を満たせていない。磁性粒子が均一な粒界幅で分断されており、かつ、磁性粒がコラム成長した構造を実現させることが、熱アシスト記録媒体の高記録密度化を図る上で重要な課題となっている。

上記課題は、基板と、該基板上に形成された複数の下地層と、Ｌ１_０構造を有する合金を主成分とする磁性層からなる磁気記録媒体において、該磁性層が、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣからなる第１の磁性層と、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３もしくはＴａ_２Ｏ_５からなる第２の磁性層で構成された２層構成とすることで解決できる。すなわち本願発明は下記に関する。

（１）基板と、該基板上に形成された複数の下地層と、Ｌ１_０構造を有する合金を主成分とする磁性層を含む磁気記録媒体において、該磁性層が、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣからなる第１の磁性層と、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３もしくはＴａ_２Ｏ_５からなる第２の磁性層を含むことを特徴とする磁気記録媒体。
（２）第１の磁性層の膜厚が６ｎｍ以下であることを特徴とする（１）に記載の磁気記録媒体。
（３）第１の磁性層と、第２の磁性層の間に、交換結合を制御するための非磁性中間層を有することを特徴とする（１）または（２）に記載の磁気記録媒体。
（４）磁性層が、更に、結晶粒と粒界相からなるグラニュラー構造ではない第３の磁性層を含むことを特徴とする（１）乃至（３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（５）第３の磁性層が、ＦｅもしくはＣｏを主成分とし、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙから選択される少なくとも１種類の元素を含有する非晶質構造、もしくは微結晶構造を有する合金であることを特徴とする（４）に記載の磁気記録媒体。
（６）第３の磁性層が、ＦｅもしくはＣｏを主成分とし、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｂから選択される少なくとも１種類の元素を含有する非晶質構造、もしくは微結晶構造を有する合金であることを特徴とする（４）に記載の磁気記録媒体。
（７）第２の磁性層と、第３の磁性層の間に、交換結合を制御するための非磁性中間層を有することを特徴とする（４）乃至（６）の何れか１項に記載の磁気記録媒体。
（８）磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を回転させるための駆動部と、該磁気記録媒体を加熱するためのレーザー発生部と、該レーザー発生部から発生したレーザー光をヘッド先端まで導く導波路と、ヘッド先端に取り付けられた近接場光発生部を備えた磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを移動させるための駆動部と、記録再生信号処理系から構成さる磁気記憶装置において、該磁気記録媒体が（１）乃至（７）の何れか１項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記憶装置。

本発明により、磁性層中の磁性粒子が均一な粒界幅で分断されており、かつ、磁性粒がコラム成長した熱アシスト用磁気記録媒体が得られる。これにより、反転磁界分散ＳＦＤの狭い熱アシスト記録媒体が実現され、これを用いたエラーレートの低い磁気記憶装置を提供することができる。

本発明の磁気記録媒体の層構成の一例を表す図 磁性層中の粒成長を模式的に表す図 本発明の磁気記録媒体の層構成の一例を表す図 本発明の磁気ヘッドを表す図 本発明の磁気記憶装置の傾視図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本発明は、基板と、基板上に形成された複数の下地層と、Ｌ１_０構造を有する合金を主成分とする磁性層を含む磁気記録媒体において、磁性層が、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣからなる第１の磁性層と、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３もしくはＴａ_２Ｏ_５からなる第２の磁性層を含むことを特徴とする。図１に本発明の実施形態の一例を示すが、基板１０１上に第１の下地層１０２、第２の下地層１０３、第３の下地層１０４、第１の磁性層１０５、第２の磁性層１０６、保護膜１０７が形成されている。

本発明の磁気記録媒体の製造では、磁性層に用いるＦｅＰｔ合金に良好なＬ１_０規則構造をとらせるため、４５０℃以上の基板加熱を必要とする。よって、基板には、軟化温度が５００℃以上の耐熱ガラス基板を用いるのが望ましい。

第１の下地層は、非晶質合金を用いることが望ましい。具体的には、Ｃｏ−５０ａｔ％Ｔａ、Ｃｏ−５０ａｔ％Ｔｉ、Ｎｉ−５０ａｔ％Ｔａ、Ｎｉ−５０ａｔ％Ｔｉ、Ｃｒ−５０ａｔ％Ｔｉ合金等を用いることができる。シード層の膜厚が１０ｎｍを下回ると、赤外線加熱によって、基板温度を上げることが困難となるので、膜厚は１０ｎｍ以上が望ましい。

第２の下地層には、Ｂ２構造を有するＲｕＡｌ、ＮｉＡｌを用いることができる。１５０℃以上に加熱した非晶質合金下地層上に、上記Ｂ２構造を有する下地層を形成することにより、該下地層にＢ２（１００）配向をとらせることができる。これにより、後述する第３の下地層に（１００）配向をとらせることができる。また、第２の下地層にＣｒ、もしくはＣｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｕのうちの少なくとも１種類を含有したＢＣＣ構造の合金を用いてもよい。これらの合金も、１５０℃以上に加熱した非晶質合金下地層上に形成することによって（１００）配向をとらせることができる。

第３の下地層には、ＮａＣｌ構造を有するＴｉＮ、ＴｉＣ、ＭｇＯ、ＮｉＯ等を用いることができる。これらの合金を、（１００）配向したＢ２構造の下地層、もしくは（１００）配向したＢＣＣ構造の下地層の上に形成した場合、エピタキシャル成長により、（１００）配向を示す。これにより、第３の下地層上に形成されるＬ１_０−ＦｅＰｔ合金に（００１）配向をとらせることが可能となる。尚、第３の下地層に用いられる上記材料は、熱伝導率が低いため、熱バリア層としても機能する。このため、磁性層をより高温に加熱することができる。但し、記録ヘッドの媒体加熱能力が十分である場合は、第３の下地層は特に設けなくてもよい。

磁性層は、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣ粒界相からなる第１の磁性層と、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、もしくはＴａ_２Ｏ_５粒界相からなる第２の磁性層で構成された２層構成とするのが好ましい。基板温度を４５０℃以上に加熱した後に磁性層を形成することにより、磁性層中のＦｅＰｔ合金に規則度の高いＬ１_０構造をとらせ、かつ（００１）配向をとらせることができる。第１の磁性層のＣ添加量は、３０ａｔ％以上とすることが望ましい。これにより、Ｌ１_０−ＦｅＰｔ合金結晶粒が、均一幅のＣ粒界相で分断されたグラニュラー構造をとらせることができる。但し、第１の磁性層の膜厚は６ｎｍ以下が望ましい。６ｎｍを上回ると、第１の磁性層１０５中のＦｅＰｔ結晶粒は、膜面垂直方向に連続成長したコラム構造をとらなくなり、図２に模式的に示すような、初期成長部２０１と、その上にＣ粒界相２０２を介して球状に成長した２次成長部（２次成長粒）２０３から構成される２段構造をとる。なお、第１の磁性層の膜厚の下限は１ｎｍとするのが好ましい。第１の磁性層の層厚が１ｎｍ未満となると、第１の磁性層が上述のコラム構造となりにくくなる。

図２の符号２０３に示す２次成長部のＦｅＰｔ結晶は、ランダム配向しており、規則度も低い。このため、反転磁界分散ＳＦＤが著しく広くなり、媒体ＳＮＲが著しく低下する。高いＳＮＲを得るには、媒体の再生出力を高く設定する必要があるため、磁性層の合計膜厚は、８ｎｍ以上であることが望ましい。しかし、上述のようにＦｅＰｔ磁性粒とＣ粒界相からなる磁性層単独で膜厚を８ｎｍ以上に設定することは困難である。

そこで、第１の磁性層の膜厚を６ｎｍ以下に設定し、該第１の磁性層上に、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、もしくはＴａ_２Ｏ_５からなる第２の磁性層を形成して磁性層の総膜厚を８ｎｍ以上にするのが望ましい。第２の磁性層は、第１の磁性層上に形成されることにより、ＦｅＰｔ結晶がＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、もしくはＴａ_２Ｏ_５からなる均一な粒界相で分断されたグラニュラー構造をとる。また、第２の磁性層中のＦｅＰｔ合金は、第１の磁性層中のＬ１_０−ＦｅＰｔ合金上にエピタキシャル成長して（００１）配向をとり、かつ、規則度の高いＬ１_０構造をとる。これにより、膜厚が８ｎｍ以上で、磁性結晶粒が均一な粒界幅で分断された磁性層を形成することができる。上記、２層構造の磁性層を用いることにより、反転磁界分散ＳＦＤが狭く、媒体ＳＮＲの高い熱アシスト媒体が得られる。

第１の磁性層、もしくは第２の磁性層中のＦｅＰｔ合金にＡｇ、Ｃｕ等を添加してもよい。これにより、規則度が向上し、磁気異方性を高めることができる。また、Ｎｉを添加してもよい。これにより、キュリー温度が低下し、記録温度を低く設定できる。

第１の磁性層中のＣ濃度、及び第２の磁性層中のＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、もしくはＴａ_２Ｏ_５濃度を膜厚方向に連続的、もしくは段階的に変化させてもよい。即ち、第１の磁性層はＣ濃度の異なる複数の層で構成されていても良いし、第２の磁性層もＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、もしくはＴａ_２Ｏ_５濃度の異なる複数の層で構成されていても良い。また、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の添加元素の濃度も磁性層の膜厚方向に変化させてもよい。ヘッドからの距離に応じて、磁性層中の磁気特性、交換結合の強さ等を膜厚方向に変化させることにより、記録再生特性を更に改善できる。

第１の磁性層と第２の磁性層の間に、交換結合を制御するための中間層を形成してもよい。この場合、該中間層は第１の磁性層上にエピタキシャル成長する材料であることが望ましい。これにより、第２の磁性層を該中間層上にエピタキシャル成長させることができる。中間層は非磁性材料が望ましいが、１００ｅｍｕ／ｃｃ以下の弱い磁化であれば、磁性材料であってもよい。具体的には、ＣｒＴｉ、ＣｒＷ、ＣｒＭｏ等のＣｒ合金や、ＭｇＯ、ＴｉＮ、ＴｉＣ等、第２の下地層、もしくは第３の下地層に用いる材料を用いることができる。但し、第１の磁性層、及び第２の磁性層との格子ミスフィットが概ね１０％以下であれば、中間層材料に特に制限はない。上記中間層を設け、第１の磁性層と第２の磁性層間の層間結合を最適化することにより、反転磁界分散ＳＦＤを更に低減できる。

図３に本発明の実施形態の他の一例を示す。第２の磁性層の上に、更に第３の磁性層３０１が形成されている。第３の磁性層は、ＣやＣｒ_２Ｏ_３等の酸化物を含有せず、磁気的、構造的に均一な、グラニュラー構造ではない連続膜であることが望ましい。ここで、磁気的、構造的に均一とは、膜中に組成むらがなく、磁化や磁気異方性の局所的なむらがないことを意味する。磁気的に均一な第３の磁性層を導入することにより、第１と第２の磁性層中のＦｅＰｔ磁性粒間に均一な交換結合を導入することができ、反転磁界分散を更に低減できる。第３の磁性層は非晶質合金であることが望ましい。結晶質合金は、格子欠陥、組成偏析、磁化容易軸のランダム方向等に起因した磁気的、構造的な不均一性が大きいため、均一な交換結合を導入できないので好ましくない。具体的には、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＴａ、ＣｏＦｅＴａＺｒ、ＣｏＦｅＴａＢ、ＣｏＦｅＴａＳｉ、ＣｏＦｅＴａＺｒ等の非晶質合金を使用できる。また、ＴｂＦｅＣｏ、ＳｍＣｏ等の希土類元素を含有する非晶質合金でもよい。

上記第３の磁性層を導入することにより、均一な交換結合を導入し、ＳＦＤを狭くできる。但し、この場合、第２の磁性層は、均一な粒界相で分断され、かつ、コラム成長したグラニュラー構造である必要がある。第２の磁性層中の結晶粒の分離が不十分であると、第３の磁性層を導入しても、均一な交換結合を導入できない。よって、反転磁界分散ＳＦＤを狭くすることが出来ず、良好な記録再生特性が得られない。また、交換結合導入により磁気クラスターサイズが増大する。良好な記録再生特性、特に高い媒体ＳＮＲを実現するには、ＳＦＤを狭くすると同時に磁気クラスターサイズを低減する必要がある。よって、第３の磁性層の磁化や膜厚は、ＳＦＤと磁気クラスターサイズの適切なバランスを考慮して設計する必要がある。

第２の磁性層と第３の磁性層の間に、交換結合を制御するための中間層を形成してもよい。この場合、中間層は結晶質でも非晶質でもよい。また、非磁性材料でも良いし、１００ｅｍｕ／ｃｃ以下の弱い磁化であれば、磁性材料であってもよい。上記中間層により、第２の磁性層と第３の磁性層間の層間結合を最適化することにより、反転磁界が低減されオーバーライト特性を改善することができる。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の
実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
ガラス基板上に、第１の下地層として５０ｎｍのＣｏ−５０ａｔ％Ｔｉ、第２の下地層として１０ｎｍのＣｒ−１０ａｔ％Ｒｕを形成し、２５０℃の基板加熱を行ったのち、第３の下地層として１０ｎｍのＴｉＮ下地層を順次形成した。その後、再度、５２０℃の基板加熱を行い、第１の磁性層として５ｎｍの（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−４０ａｔ％Ｃを形成し、第２の磁性層として５ｎｍの（Ｆｅ−４５ａｔ％Ｐｔ）−１５ｍｏｌ％Ｃｒ_２Ｏ_３（実施例１．１）、（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｃｕ）−９．５ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３（実施例１．２）、もしくは（Ｆｅ−４５ａｔ％Ｐｔ−５ａｔ％Ａｇ）−８ｍｏｌ％Ｔａ_２Ｏ_５（実施例１．３）を形成し、更に３ｎｍのＤＬＣ保護膜を形成した。

比較例として、磁性層が単層膜で構成される媒体を作製した。単層膜としては、１０ｎｍの（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−４０ａｔ％Ｃ（比較例１．１）、（Ｆｅ−４５ａｔ％Ｐｔ）−１５ｍｏｌ％Ｃｒ_２Ｏ_３（比較例１．２）、（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ−３ａｔ％Ｃｕ）−９．５ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３（比較例１．３）、もしくは（Ｆｅ−４５ａｔ％Ｐｔ−５ａｔ％Ａｇ）−８ｍｏｌ％Ｔａ_２Ｏ_５（比較例１．４）を用いた。

本実施例１．１〜１．３のＸ線回折測定を行ったところ、全ての媒体において磁性層からはＬ１_０−ＦｅＰｔ（００１）回折ピークと、Ｌ１_０−ＦｅＰｔ（００２）回折ピークとＦＣＣ−ＦｅＰｔ（２００）ピークの混合ピークのみが観察された。また、ＣｏＴｉ下地層からは明瞭な回折ピークが観察されなかったが、ＣｒＲｕ下地層、及びＴｉＮ下地層からは（２００）ピークのみが観察された。これより、ＣｏＴｉ下地層は非晶質で、その上に形成されたＣｒＲｕ下地層は（１００）配向をとり、更にその上のＴｉＮ下地層もエピタキシャル成長により（１００）配向をとっていることがわかった。磁性層が上記配向をとっているのは、ＴｉＮ下地層上にエピタキシャル成長したためと考えられる。

次に、本実施例媒体の平面ＴＥＭ観察を行ったところ、磁性粒が粒界相で分断されたグラニュラー構造をとっていた。表１に本実施例媒体の平均粒径＜Ｄ＞と、平均粒径で規格化した粒径分散σ／＜Ｄ＞を示す。本実施例媒体の平均粒径は全て６ｎｍ以下で、粒径分散は２０％以下であった。また、本実施例媒体の断面ＴＥＭ観察を行ったところ、磁性結晶粒は、膜面垂直方向に連続成長したコラム構造をとっていることがわかった。

一方、粒界相にＣを用いた比較例媒体１．１の平面ＴＥＭ観察を行ったところ、実施例媒体と同様、粒径が概ね５−７ｎｍ程度の結晶粒が粒界で分断されたグラニュラー構造をとっていた。但し、上記結晶粒に加えて、粒径が２−３ｎｍ以下の極めて微細な結晶粒が、粒界、もしくは粒内に多数観察された。比較例１．１の断面ＴＥＭ観察を行ったところ、磁性層は、５−６ｎｍの高さで成長が停止したドーム形状の初期成長結晶粒と、その上に粒界を介して成長した球状の２次成長結晶粒からなる二段構成をとっていた。よって、平面ＴＥＭ像で観察された２−３ｎｍ以下の微細な結晶粒は、上記２次成長した結晶粒と考えられる。

次に、粒界相にＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５を用いた比較例媒体１．２〜１．４の平面ＴＥＭ観察を行ったところ、磁性粒が粒界相で完全に分断されておらず、隣接する磁性粒子がつながった部分が多数観察された。

表２に比較例媒体の平均粒径＜Ｄ＞と、平均粒径で規格化した粒径分散σ／＜Ｄ＞を示す。尚、ＴＥＭ像中で互いにつながった隣接粒子は１個の粒子とみなしている。比較例媒体１．１の平均粒径は、５．４ｎｍで実施例媒体とほぼ同程度であったが、規格化粒径分散は著しく高い値を示した。これは、著しく粒径が微細な２次成長粒が多数存在している影響と考えられる。また、比較例媒体１．２〜１．４は、平均粒径、粒径分散共に実施例媒体より著しく高かった。これは、互いにつながった隣接粒子が多数存在しているためと考えられる。

以上より、磁性層をＦｅＰｔ合金とＣ粒界相からなる第１の磁性層と、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、もしくはＴａ_２Ｏ_５粒界相からなる第２の磁性層で構成された２層構成とすることにより、磁性結晶粒が粒界相によって完全に分断され、かつ、磁性結晶粒が膜面垂直方向に連続成長したコラム構造をとらせることができることがわかった。また、これにより粒径分散を平均粒径の２０％以下に低減できることがわかった。

表３に、上記実施例媒体と比較例媒体の保磁力Ｈｃと規格化保磁力分散ΔＨｃ／Ｈｃを示す。ここで、ＨｃはＰＰＭＳにより７Ｔの磁界を印加して室温で測定した。また、ΔＨｃ／Ｈｃは、「ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎ．， ｖｏｌ．２７， ｐｐ４９７５−４９７７， １９９１」に記載の方法で測定した。具体的には、７Ｔの最大磁界を印加して室温で測定したメジャーループ、及びマイナーループにおいて、磁化の値が飽和値の５０％となるときの磁界を測定し、両者の差分から、Ｈｃ分布がガウス分布であると仮定してΔＨｃ／Ｈｃを算出した。ΔＨｃ／Ｈｃは、反転磁界分散に相当するパラメーターであり、この値が低いほど、高い媒体ＳＮＲが得られるため、望ましい。

本実施例媒体１．１〜１．３は、全て３２ｋＯｅ以上の高い保磁力を示し、保磁力分散も０．２９以下であった。一方、比較例媒体に関しては、比較例媒体１．１の保磁力は実施例とほぼ同程度であったが、比較例媒体１．２〜１．４の保磁力は、実施例に比べて大幅に低かった。これは、磁性粒子間の交換結合が強いためと考えられる。また、比較例媒体の保磁力分散は、実施例媒体に比べて著しく広がっていた。これは、上述のように、比較例媒体の粒径分散が、実施例媒体に比べて著しく大きいことに起因していると考えられる。以上より、本実施例媒体は、粒径分散が狭いと同時に保磁力分散も狭いことがわかった。

（実施例２）
ガラス基板上に、５０ｎｍのＣｕ−１２．５ａｔ％Ｐｄ合金からなるヒートシンク層、５０ｎｍのＣｏ−１５ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｚｒ合金からなる軟磁性下地層を形成し、５５０℃の基板加熱を行ったのち、２５ｎｍのＲｕ−５０ａｔ％Ａｌ下地層を形成した。次いで、４ｎｍのＴｉＮ下地層を形成し、第１の磁性層として３ｎｍの（Ｆｅ−４５ａｔ％Ｐｔ−５ａｔ％Ｎｉ）−４５ａｔ％Ｃ、第２の磁性層として８ｎｍの（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−１２ｍｏｌ％Ｃｒ_２Ｏ_３（実施例２．１）、（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−７ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３（実施例２．２）、もしくは（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−６．５ｍｏｌ％Ｔａ_２Ｏ_５（実施例２．３）を形成し、２．５ｍｎのＤＬＣ保護膜を形成した。また、比較例として、第２の磁性層に８ｎｍの（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−１２ｍｏｌ％ＳｉＯ_２（比較例２．１）、（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−１７．５ｍｏｌ％ＴｉＯ_２（比較例２．２）を使用した媒体を作製した。

表４に本実施例媒体２．１〜２．３の保磁力Ｈｃ、及び規格化保磁力分散ΔＨｃ／Ｈｃを示す。ここで、ＨｃとΔＨｃ／Ｈｃは実施例１と同様の手法で求めた。本実施例媒体のＨｃはいずれも３６ｋＯｅ以上であり、ΔＨｃ／Ｈｃは０．２４以下であった。これに対して、比較例媒体２．１〜２．２のＨｃは２４ｋＯｅ以下と低く、ΔＨｃ／Ｈｃは０．３５以上であった。

本実施例媒体２．１〜２．３の平面ＴＥＭ観察を行ったところ、平均粒径が５．５−６．３ｎｍの磁性粒子が粒界相で分断されたグラニュラー構造をとっていた。一方、比較例媒体２．１〜２．２の平面ＴＥＭ観察を行ったところ、粒界相による粒分離が不十分であり、互いにつながった隣接粒子が多数観察された。比較例媒体のΔＨｃ／Ｈｃが大きかったのは、このためと考えられる。

以上より、第２の磁性層に、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３もしくはＴａ_２Ｏ_５からなる材料を用いることにより、ΔＨｃ／Ｈｃが低い媒体が得られることがわかった。

（実施例３）
実施例２と同一下地構成で、第１の磁性層に（Ｆｅ−４５ａｔ％Ｐｔ−５ａｔ％Ｎｉ）−４０ａｔ％Ｃ、第２の磁性層に（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−５ｍｏｌ％Ｔａ_２Ｏ_５を使用した。ここで、第１の磁性層の膜厚を１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍとし、第１の磁性層と第２の磁性層の合計膜厚を１０ｎｍ一定とした。また、比較例として第１の磁性層の膜厚を９ｎｍ、７ｎｍ、５ｎｍとした媒体を作製した。

本実施例媒体、及び比較例媒体の断面ＴＥＭ観察を行ったところ、実施例媒体の磁性層では、コラム成長した結晶粒が見られたのに対し、比較例媒体の磁性層中には、磁性層の表面付近に二次成長した球状の結晶粒が多数観察された。表５に本実施例媒体、及び比較例媒体のＨｃとΔＨｃ／Ｈｃを示す。第１の磁性層の膜厚増加に伴いΔＨｃ／Ｈｃは増加傾向にあるが、第１の磁性層の膜厚を５ｎｍ以下とした本実施例媒体では、ΔＨｃ／Ｈｃは０．２７以下の低い値に抑えられている。これは、上述のように、二次成長粒の生成が抑制されているためと考えられる。以上より、磁性結晶粒をコラム成長させ、ΔＨｃ／Ｈｃを低い値に抑制するには、第１の磁性層の膜厚は６ｎｍ以下が好ましいことがわかった。

（実施例４）
実施例１と同様の層構成で、第２の磁性層として、５ｎｍの（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−８ｍｏｌ％Ｔａ_２Ｏ_５を形成し、更に第３の磁性層を形成した。第３の磁性層には、４ｎｍのＣｏ−２０ａｔ％Ｎｂ−５ａｔ％Ｚｒ（実施例４．１）、Ｃｏ−２７ａｔ％Ｆｅ−５ａｔ％Ｚｒ−５ａｔ％Ｓｉ（実施例４．２）、Ｆｅ−１０ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｂ（実施例４．３）、Ｆｅ−１０ａｔ％Ｔａ−１０ａｔ％Ｃ（実施例４．４）、Ｆｅ−２８ａｔ％Ｔｂ−１２ａｔ％Ｃｏ（実施例４．５）、Ｃｏ−２０ａｔ％Ｓｍ（実施例４．６）合金を使用した。また、比較例として第３の磁性層に、４ｎｍのＣｏ−１２ａｔ％Ｃｒ−１４ａｔ％Ｐｔ−８ａｔ％Ｂ（比較例４．１）を形成した媒体を作製した。更に比較例として、第２の磁性層に５ｎｍの（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−１６ｍｏｌ％ＳｉＯ_２（比較例４．２）、もしくは５ｎｍの（Ｆｅ−５０ａｔ％Ｐｔ）−２１．５ｍｏｌ％ＴｉＯ_２（比較例４．３）を使用し、第３の磁性層に４ｎｍのＣｏ−２０ａｔ％Ｎｂ−５ａｔ％Ｚｒ（比較例４．２）（比較例４．２、４．３）を使用した媒体を作製した。

本実施例媒体４．１〜４．６の断面ＴＥＭ観察を行ったところ、第３の磁性層からは明瞭な格子縞が観察されなかった。よって、これらの合金は、非晶質、もしくは微結晶構造をとっていると考えられる。一方、比較例媒体４．１の第３の磁性層に用いられているＣｏＣｒＰｔＢ合金は、ＨＣＰ構造をとっていることが確認できた。

表６に本実施例媒体の保磁力Ｈｃ、及び規格化保磁力分散ΔＨｃ／Ｈｃを示す。ここで、ＨｃとΔＨｃ／Ｈｃは実施例１と同様の手法で求めた。本実施例媒体４．１〜４．６のＨｃはいずれも２５ｋＯｅ以上であり、ΔＨｃ／Ｈｃは０．２５以下であった。本結果を表３に示した実施例１の媒体と比較することにより、第３の磁性層を形成することによってΔＨｃ／Ｈｃを更に低減できることがわかる。本実施例媒体のうち、ＦｅもしくはＣｏを主成分とし、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃを含有する合金を第３の磁性層に用いた実施例媒体４．１〜４．４は、０．２２以下の特に低いΔＨｃ／Ｈｃを示した。また、ＦｅＴｅＣｏや ＣｏＳｍ等の希土類合金を含んだ非晶質合金を第３の磁性層に用いた実施例媒体４．５〜４．６は、２８ｋＯｅ以上の高いＨｃを示した。

一方、比較例媒体４．１は、実施例媒体よりＨｃが低く、ΔＨｃ／Ｈｃは実施例媒体より著しく大きかった。これより、第３の磁性層には、ＨＣＰ構造のＣｏ合金よりも非晶質合金を用いた方が、ΔＨｃ／Ｈｃの低減には有効であることがわかる。但し、第３の磁性層に非晶質合金であるＣｏＮｂＺｒ合金を用いた場合でも、第２の磁性層にＦｅＰｔ−ＳｉＯ_２、もしくはＦｅＰｔ−ＴｉＯ_２を用いた比較例媒体４．２、比較例媒体４．３のΔＨｃ／Ｈｃは実施例媒体に比べて高い。これは、実施例２で示したように、第２の磁性層にＦｅＰｔ−ＳｉＯ_２、もしくはＦｅＰｔ−ＴｉＯ_２を用いた場合、磁性結晶粒の分離が不十分であり、不均一な交換結合が導入されているためと考えられる。よって、第３の磁性層形成によりΔＨｃ／Ｈｃを効果的に低減するには、第２の下地層に添加する粒界相材料はＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３もしくはＴａ_２Ｏ_５であることが望ましいことがわかった。

（実施例５）
実施例４で示した媒体にパーフルオルエーテル系の潤滑剤を塗布し、熱アシスト記録用ヘッドを用いてＲＷ特性を評価した。使用したヘッドは、図４に示すように、主磁極４０１、補助磁極４０２、磁界を発生させるためのコイル４０３、レーザーダイオードＬＤ４０４、ＬＤから発生したレーザー光４０５を近接場発生素子４０６まで伝達するための導波路４０７から構成される記録ヘッド４０８、及びシールド４０９で挟まれた再生素子４１０から構成される再生ヘッド４１１からなる。近接場光素子から発生した近接場光により媒体４１２を加熱し、媒体の保磁力をヘッド磁界以下まで低下させて記録できる。

表７に、上記ヘッドを用いて線記録密度１４００ｋＦＣＩのオールワンパターン信号を記録して測定した媒体ＳＮＲと、トラック幅ＭＷＷを示す。ここで、トラック幅は、トラックプロファイルの半値幅と定義した。実施例媒体４．１〜４．６はいずれも１５ｄＢ以上の高いＳＮＲと、８０ｎｍ以下の狭いトラック幅を示した。特に、第３の磁性層にＣｏを使用した実施例媒体４．１〜４．３は１６ｄＢ以上の高いＳＮＲを示した。これは、ΔＨｃ／Ｈｃが低いためと考えられる。一方、実施例媒体４．４〜４．６はトラック幅が特に狭かった。これに対し、比較例媒体４．１〜４．３のＳＮＲは著しく低く、トラック幅も広がっていた。これより、第３の磁性層に、非晶質合金を用いることにより、ＳＮＲが高く、かつ、トラック幅の狭い熱アシスト記録媒体が得られることがわかった。

（実施例６）
実施例１で示した媒体（実施例媒体１．１〜１．３、比較例媒体１．１〜１．４）、及び実施例２で示した媒体（実施例媒体２．１〜２．３、比較例媒体２．１〜１．２）に、パーフルオルエーテル系の潤滑剤を塗布し、図５に示す磁気記憶装置に組み込んだ。本磁気記憶装置は、磁気記録媒体４１２と、磁気記録媒体を回転させるための駆動部５０２と、磁気ヘッド５０３と、ヘッドを移動させるための駆動部５０４と、記録再生信号処理系５０５から構成される。磁気ヘッドは、実施例５で述べた熱アシスト記録用ヘッドを用いた。

上記磁気記憶装置により、線記録密度１６００ｋＦＣＩ、トラック密度４００ｋＦＣＩ（面記録密度６４０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２）の条件で記録し、ビットエラーレートＢＥＲを評価した結果を表８に示す。実施例媒体１．１〜１．３と実施例媒体２．１〜２．３を組み込んだ磁気記憶装置は、１×１０^−６台の低いエラーレートを示した。一方、比較例媒体１．１〜１．４、比較例媒体２．１〜１．２のエラーレートは１×１０^−４以上で、実施例媒体に比べて悪化していた。

以上より、磁性層が、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣからなる第１の磁性層と、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３もしくはＴａ_２Ｏ_５からなる第２の磁性層で構成された媒体を用いることにより、エラーレートの低い磁気記憶装置が実現できることがわかった。

１０１…ガラス基板
１０２…第１の下地層
１０３…第２の下地層
１０４…第２の下地層
１０５…第１の磁性層
１０６…第１の磁性層
１０７…ＤＬＣ保護膜
２０１…初期成長部
２０２…粒界相
２０３…２次成長部（２次成長粒）
３０１…第３の磁性層
４０１…主磁極
４０２…補助磁極
４０３…コイル
４０４…半導体レーザーダイオード
４０５…レーザー光
４０６…近接場光発生部
４０７…導波路
４０８…記録ヘッド
４０９…シールド
４１０…再生素子
４１１…再生ヘッド
４１２…磁気記録媒体
５０２…媒体駆動部
５０３…磁気ヘッド
５０４…ヘッド駆動部
５０５…記録再生信号処理系

Claims (7)

1. 基板と、該基板上に形成された複数の下地層と、Ｌ１_０構造を有する合金を主成分とする磁性層を含む磁気記録媒体において、該磁性層が、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣからなる第１の磁性層と、Ｌ１_０構造を有するＦｅＰｔ合金とＣｒ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３もしくはＴａ_２Ｏ_５からなる第２の磁性層を含み、該第１の磁性層と、該第２の磁性層の間に、交換結合を制御するための非磁性中間層を有することを特徴とする磁気記録媒体。
2. 基板と、該基板上に形成された複数の下地層と、Ｌ１ _０ 構造を有する合金を主成分とする磁性層を含む磁気記録媒体において、該磁性層が、Ｌ１ _０ 構造を有するＦｅＰｔ合金とＣからなる第１の磁性層と、Ｌ１ _０ 構造を有するＦｅＰｔ合金とＣｒ _２ Ｏ _３ 、Ｙ _２ Ｏ _３ もしくはＴａ _２ Ｏ _５ からなる第２の磁性層を含み、該磁性層が、更に、結晶粒と粒界相からなるグラニュラー構造ではない第３の磁性層を含むことを特徴とする磁気記録媒体。
3. 第１の磁性層の膜厚が６ｎｍ以下であ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。
4. 第３の磁性層が、ＦｅもしくはＣｏを主成分とし、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙから選択される少なくとも１種類の元素を含有する非晶質構造、もしくは微結晶構造を有する合金であることを特徴とする請求項２に記載の磁気記録媒体。
5. 第３の磁性層が、ＦｅもしくはＣｏを主成分とし、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｂから選択される少なくとも１種類の元素を含有する非晶質構造、もしくは微結晶構造を有する合金であることを特徴とする請求項２に記載の磁気記録媒体。
6. 第２の磁性層と、第３の磁性層の間に、交換結合を制御するための非磁性中間層を有することを特徴とする請求項２に記載の磁気記録媒体。
7. 磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を回転させるための駆動部と、該磁気記録媒体を加熱するためのレーザー発生部と、該レーザー発生部から発生したレーザー光をヘッド先端まで導く導波路と、ヘッド先端に取り付けられた近接場光発生部を備えた磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを移動させるための駆動部と、記録再生信号処理系から構成さる磁気記憶装置において、該磁気記録媒体が請求項１乃至６の何れか１項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記憶装置。

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