JPH0562834A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

垂直磁気記録媒体

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JPH0562834A
JPH0562834A JP22072791A JP22072791A JPH0562834A JP H0562834 A JPH0562834 A JP H0562834A JP 22072791 A JP22072791 A JP 22072791A JP 22072791 A JP22072791 A JP 22072791A JP H0562834 A JPH0562834 A JP H0562834A
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洋介 村上
Tetsuya Yamamoto
哲也 山元
Akihiko Okabe
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 垂直異方性磁界Hk及び垂直保磁力の高い垂
直磁気記録媒体を提供する。 【構成】 CoPtBO系磁性層を、六方晶構造を有す
る直径4〜8nmの針状晶から構成し、隣接する針状晶
間を1〜4nmとし、その(001)軸方向を非磁性支
持体面に垂直に向けて配向させた磁性層とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は記録層の膜厚方向の磁化
によって情報記録がなされる垂直磁気記録媒体、特にC
oPtBO系の磁性層による垂直磁化記録媒体に係わ
る。
【0002】
【従来の技術】近年の情報記録の分野においては、高記
録密度化、高記録容量化への要求に応えるべく、垂直磁
気記録に関する研究が各所で進められている。垂直磁気
記録は、記録波長が磁性層の膜厚と同等以下の短波長と
なっても異極が接近することにより減磁が抑制されて静
磁気学的な安定化が達成されること、急峻な磁化転移領
域が形成されるために再生ヘッドの誘導起電力を大きく
できること等の長所を有しており、本質的に高密度記録
に適した方式と言える。
【0003】この垂直磁気記録媒体の磁性層としては、
CoCr、CoMo、CoV、CoRu等の合金磁性薄
膜が知られている。
【0004】これら合金の中でも、高周波スパッタリン
グにより成膜されたCo−Cr合金磁性層は、最も垂直
磁気特性に優れる材料として知られている。
【0005】しかし、Co−Cr合金磁性層には、その
ままでは磁気ヘッドとの摺接に際して耐久性が不足する
ので保護潤滑層を要すること、しかもスペーシングロス
を小さくするために上記保持潤滑層の膜厚を極めて薄く
形成する必要があるが、これが困難であること、飽和磁
束密度が比較的低いこと、成膜時の基板温度を高くしな
いと高保磁力が得られないこと等の問題点がある。
【0006】これに対して本出願人は、先に特開平2−
74012号公報において膜厚を大としても充分なHc
が得られ、また成膜時の基板温度を高める必要がなく、
かつ充分な飽和磁束密度Bsを得易いCoPtBO系合
金を提案した。このCoPtBO系合金は、その組成式
が(Coa Ptb c 100-x x で示され、その組成
範囲が、a=100−b−c、0≦b≦50、0.1≦
c≦30、0<x≦15(但し、a、b、c、xは原子
%)とされたもので、この磁性薄膜は、その成膜時の基
板温度が室温程度の比較的低い温度で、かつ比較的厚い
膜厚としても、3kOe程度の高い垂直保磁力Hcv
10〜12kG程度の高い飽和磁束密度Bs(4πM
s)、15kOe程度の高い垂直異方性磁界Hkを得て
いる。
【0007】更に本願出願人は、CoPtBO系極性層
において、より良好な垂直磁気特性を得るには、この磁
性層を構成する結晶の形状、大きさ、配向状態、配列状
態等の微細構造に関連していることを究明し、これらを
制御することにより常に安定した特性を有する垂直磁性
記録媒体を、特開平3−58316号に提示した。
【0008】しかしながら本発明者等は、更に鋭意、考
察、検討、解析を行った結果、より正確に垂直磁気特性
に得る結晶構造、配向状態等の知見を得るに至った。
【0009】尚、ここに垂直磁気記録媒体の記録磁性層
として垂直磁化膜とは、上述の磁性薄膜の垂直異方性磁
界Hkと、飽和磁束密度4πMsとの関係が、それぞれ
Hkの単位をkOeで示し、4πMsの単位をkGで示
したときに、これらの値が下記数1で示す関係を満たせ
ば良いと考えられる。
【数1】Hk≧4πMs
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した新
しい知見に基いて、高い垂直異方性磁界を有し、垂直保
磁力の高い磁気記録媒体を提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は非磁性支持体上
にCoPtBO系磁性層を形成する。
【0012】そして、CoPtBO系磁性層を、六方晶
構造を有する直径4〜8nmの針状晶から構成し、各針
状晶が〈001〉軸方向を非磁性支持体面に垂直に向け
て配向すると共に、隣接する針状晶間に1〜4nmの間
隙を介して配列した構成とする。
【0013】
【作用】上述した結晶構造による針状晶、配列状態によ
って良好に単磁区が微小化されることにより減磁の抑制
がなされ、更に〈001〉方向は、六方晶における磁化
容易軸であると同時に針状結晶の長軸方向であり、した
がって上述の配向は、結晶磁気異方性、形状磁気異方性
の双方から垂直磁気記録層として高い垂直磁気異方性、
垂直保磁力が高められる。
【0014】即ち、本発明では、良好な垂直磁気異方性
を有するCoPtBO系磁性層の結晶配向を極点図測定
によって調べ、また透過電子顕微鏡により断面組織観察
を行った結果、磁性層が六方晶と面心立方晶の両成分を
有する柱状晶の場合には良好な垂直磁気異方性が現れに
くく、これに比し、六方晶を有する個々の針状晶が一定
の間隙を介して長軸方向を膜面に垂直に向けた構造をと
り、かつ六方晶の〈001〉方向が膜面に対し垂直配向
している場合に良好な垂直磁気異方性が現われることを
見い出したものである。
【0015】
【実施例】本発明は非磁性支持体上にCoPtBO系磁
性層を、六方晶構造を有する直径4〜8nmの針状晶か
ら構成し、各針状晶が〈001〉軸方向を非磁性支持体
面に垂直に向けて配向すると共に、隣接する針状晶間に
1〜4nmの間隙を介して配列した構成によって形成す
る。
【0016】このCoPtBO系磁性層下には、Pt下
地膜を形成し得る。
【0017】このPt下地膜は、そのX線回折像のPt
(111)ピークのロッキングカーブより求めた配向度
Δθ50が、Δθ50≦10゜とする。
【0018】また、CoPtBO系磁性層としては、そ
の組成式が(CoaPtb c 10 0-x x(a,b,
c,xは原子%)で表され、かつ、 a=100−b−c 0≦b≦50 0.1≦c≦30 0<x≦15 とする。
【0019】実施例1 スライドガラス基板上に、Pt下地膜とCoPtBO系
磁性層とを順次マグネトロン型スパッタリング装置でス
パッタした。これらスパッタリングの条件は、次のよう
に設定した。 バックグラウンド真空度:1.3×10-4Pa 基板温度:室温 投入パワー:DC300W
【0020】そして、Pt下地膜のスパッタについて
は、 スパッタガス圧:2.0Pa(ガスはアルゴンガス使
用) 全ガス流量:50sccm 膜厚:100nm とした。CoPtBO系磁性層のスパッタについては、 スパッタガス圧:2.0Pa(ガスはアルゴンと酸素の
混合ガス使用) 全ガス流量:50sccm 酸素分圧:0.035Pa 膜厚:100nm ターゲット組成:Co68Pt239 (原子%) ターゲット形状:直径10cm、厚さ3mm とした。
【0021】実施例2 スライドガラス基板上に、直接CoPtBO系磁性層を
作製した。この場合、Pt下地膜は設けなかったもので
あり、このこと以外は全て実施例1と同様とした。
【0022】比較例1 酸素を含まないCoPtB系磁性層を有する垂直磁気記
録媒体を作製した。成膜条件はスパッタガスに酸素を含
まないアルゴンガスを用いたこと以外は実施例1と同様
とした。
【0023】比較例2 スライドガラス基板上に、直接CoPtB系磁性層を比
較例1と同様に形成した。
【0024】上述の実施例1、2及び比較例1、2によ
る磁性層の垂直磁気異方性磁界Hkを測定したところ、
そのHkは、実施例1及び2がそれぞれ14kOe及び
10kOe、比較例1及び2は、それぞれHkが7kO
e及び3kOeとなった。
【0025】そして、4πMsは、10〜12kGであ
るので、実施例1及び2では、Hk≧4πMsを満足し
ているので、これら実施例1及び2で垂直磁化膜が実現
していることがわかる。
【0026】次に、実施例1、2、比較例1、2につい
ての結晶学的構造をみる。実施例2の場合の磁性層のX
線ディフラクトメータによるX線回折チャートを図1に
示す。また図2は、その解析結果を示す表図である。こ
の測定は、粉末にしたCoPtBO系薄膜を用いて行っ
たものである。図1中符号2〜7はピーク番号を示した
ものである。図2は、計算で求めた面心立方晶(fc
c)及び六方晶(hcp)の格子面間隔dと実測値のd
とを示したものである。この場合の計算値は、実測値の
2.112Å(図1のピークNo.2)をそれぞれfc
c(111)結晶面及びhcp(002)結晶面の格子
面間隔として求めたものである。この実測値によれば、
CoPtBO系磁性層は面心立方晶fccと、六方晶h
cpの成分を含んでいることになる。つまり、実測値を
計算値と比較して明らかなように、fccでは存在する
はずのないピーク1とピーク5とが実測されていて、こ
れによれば少なくとも六方晶hcpが生じていることが
わかる。尚、hcpにおいて(200)面及び(20
1)面によるピークが実測されていないが、全結晶面に
ついてピークの発生が生じるとは限らないので、これに
よって、hcpの存在が否定されることはない。
【0027】このようにディフラクトメータによる測定
では、CoPtBO系磁性層では、極点図測定を行って
fccであるか、hcpであるかの確認を行った。図3
〜図5は本発明による実施例1の場合、図6〜図8は比
較例1の酸素を含まなかった場合の極点図測定の結果を
示し、各図Aは実測結果、各図Bは仰角に対する回折強
度分布を示す。仰角0°は膜面内方向を、仰角90°は
膜面の法線方向を示す。各図Bの回折強度は、測定中の
回折に寄与する体積変化、検出効率の変化、Pt下地に
よる散乱の寄与を補正したものである。
【0028】図4Bと図5Bとはこれらを比較するた
め、図5Bの最高強度132cpsを1としたときの相
対強度で示した。
【0029】理想的なhcp(001)配向の場合、h
cp(001)極点図において仰角90°の方向に回折
ピークが現れ、またhcp(101)極点図において仰
角28°の方向に回折ピークが現れる。一方、理想的な
fcc(111)配向の場合、fcc(111)極点図
において仰角90°および仰角19.5°に回折ピーク
が現れ、またfcc(100)極点図において仰角3
4.5°の方向に回折ピークが現れる。
【0030】図3及び図5は理想的なhcp(001)
極点図の回折強度分布と一致している。図3の最大強度
に対する図4の最大強度比は0.0078である。一
方、図3の最大強度に対する図5の最強強度比は0.0
60である。
【0031】次に図6〜図8の比較例1の場合について
みると、理想的なhcp(001)配向および理想的な
fcc(111)配向の特徴は前述したと同様である。
図7Bと図8Bとを比較するため、図8Bの最高強度6
3cpsを1としたときの相対強度で示した。
【0032】図7は一見理想的なfcc(111)配向
におけるfcc(100)極点図の特徴を示している。
しかし図6をみると仰角90゜にしたピークが無い。さ
らに、図8は理想的なhcp(001)配向の特徴を示
していない。図6の最大強度に対する図7の最大強度比
は0.017である。一方図6の最大強度に対する図8
の最大強度比は0.021である。図8の仰角20°の
ピークをhcp(001)配向のhcp(101)極成
分と仮定して計算しても、hcp(001)配向の割合
は本発明による実施例1の場合、図5の35%である。
一方fcc(111)配向成分は同様の本発明実施例の
図6の約2倍に増加している。
【0033】また、図9〜図11の各A図及びB図は、
本発明による実施例2の実測結果の極点図及び仰角に対
する回折強度分布を示す。図12〜14の各A図及びB
図は、比較例2の同様の実測結果の極点図及び仰角に対
する回折強度分布を示す。
【0034】図9及び図11は理想的なhcp(00
1)極点図の回折強度分布と一致している。図9の最大
強度に対する図10の最大強度比は0.0103、図9
の最大強度に対する図11の最大強度比は0.0469
である。
【0035】図13は一見理想的なfcc(111)配
向におけるfcc(100)極点図の特徴を示してい
る。しかし、図12では仰角90゜のピークが支配的で
ある。また、図14はhcp(001)配向の特徴を示
していない。
【0036】図12の最大強度に対する図13の最大強
度比は0.0349、図12の最大強度に対する図14
の最大強度比は0.051である。
【0037】比較例2の図12におけるfcc(11
1)配向成分は、実施例2の図12における場合の約
3.4倍に増加している。このとき図14の仰角20°
のピークをhcp(001)配向のhcp(101)極
成分と仮定すると、hcp(001)配向の割合は実施
例2(図11)とほぼ同じである。
【0038】上述したところから明らかなように、比較
例1、2は、本発明実施例1及び2に比し、hcp{1
11}配向が弱く、かつfcc{200}配向成分も認
められる。即ち、本発明実施例において大なる垂直異方
性磁界Hkが得られるのは、hcp{001}配向によ
る結晶磁気異方性が寄与していることに因ると云える。
【0039】また、透過電子顕微鏡(TEM)を用いて
実施例1及び比較例1の断面観察を行ったところ、実施
例1の場合、断面組織が膜面に対して垂直に成長した微
細な粒径(長軸方向)4〜8nmの針状であり、各針状
結晶は1〜4μmの間隔を介して配列されているのに比
し、比較例1では、柱状組織となっていることが観察さ
れた。これにより、本発明実施例による場合、その形状
が形状磁気異方性を高めるように形成されていて、この
ことから垂直異方性磁界Hkが高められている。
【0040】また、上述したように、Pt下地層は、そ
のX線回折像のPt(111)ピークのロッキングカー
ブより求めた配向Δθ50を10゜以下に選定するもので
あるが、この配向度Δθ50とは、X線回折のいわゆるθ
−2θスキャンによる表面解析法において、Pt下地層
2の(111)結晶面上に2θを固定して求めたロッキ
ングカーブにおける強度が、最大強度をIとしたときに
I/2以上となる角度範囲を示す。
【0041】図15にPt下地層のΔθ50とHkとの関
係の測定結果を示すように、上述したようにΔθ50を1
0°以下に選定することによって、高い垂直異方性磁界
Hkを得ることができるものである。
【0042】これは、一般にΔθ50が大である程、その
結晶性が悪くなるため、上述したようにΔθ50を比較的
小さく抑えることによって、Pt下地層2の結晶性を良
好に保持し、これによってこの上の磁性層の磁気特性、
例えば磁気異方性が大となって、上述のHk≧4πMs
の条件を満足するための条件の緩和がはかられるものと
思われる。
【0043】尚、上述した例では、非磁性支持体がスラ
イドガラス基板の場合であるが、上述したように下地の
Pt及び磁性層の形成スパッタにおける基板温度は室温
で良いことからガラス基板に限らず、耐熱性の低い支持
体、例えばポリエチレンテレフタレート等を使用するこ
ともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】CoPtBO系の薄膜のX線ディフラクトメー
タの回折チャートである。
【図2】図1による回折チャートの実測値と計算値で求
めたfcc及びhcpの格子面間隔の表図である。
【図3】実施例1におけるhcp(001)またはfc
c(111)極点図及び仰角に対する回折強度を示す図
である。
【図4】実施例1におけるfcc(100)極点図及び
仰角に対する回折強度を示す図である。
【図5】実施例1におけるhcp(101)極点図及び
仰角に対する回折強度を示す図である。
【図6】比較例1におけるhcp(001)またはfc
c(111)極点図及び仰角に対する回折強度を示す図
である。
【図7】比較例1におけるfcc(100)極点図及び
仰角に対する回折強度を示す図である。
【図8】比較例1におけるhcp(101)極点図及び
仰角に対する回折強度図である。
【図9】実施例2におけるhcp(001)またはfc
c(111)極点図及び仰角に対する回折強度を示す図
である。
【図10】実施例2におけるfcc(100)極点図及
び仰角に対する回折強度を示す図である。
【図11】実施例2におけるhcp(101)極点図及
び仰角に対する回折強度を示す図である。
【図12】比較例2におけるhcp(001)またはf
cc(111)極点図及び仰角に対する回折強度を示す
図である。
【図13】比較例2におけるfcc(100)極点図及
び仰角に対する回折強度を示す図である。
【図14】比較例2におけるhcp(101)極点図及
び仰角に対する回折強度を示す図である。
【図15】Pt下地層のΔθ50と垂直異方性磁界Hkと
の関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非磁性支持体上にCoPtBO系磁性層
    が形成されて成り、 上記CoPtBO系磁性層が六方晶構造を有する直径4
    〜8nmの針状晶から構成され、各針状晶が〈001〉
    軸方向に非磁性支持体面に垂直に向けて配向されると共
    に、隣接する針状晶間に1〜4nmの間隙を介して配列
    されて成ることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6541131B1 (en) 2000-05-25 2003-04-01 Seagate Technology Llc Perpendicular recording media with enhanced coercivity

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