JPH11306532A

JPH11306532A - 磁気記録媒体及びそれを用いた磁気記憶装置

Info

Publication number: JPH11306532A
Application number: JP10603198A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kanbe; 哲也神邊; Fumiyoshi Kirino; 文良桐野; Ichiro Tamai; 一郎玉井; Yoshio Takahashi; 由夫高橋; Yuzuru Hosoe; 譲細江; Kiwamu Tanahashi; 究棚橋; Satoru Matsunuma; 悟松沼; Yoshitsugu Koiso; 良嗣小礒
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 1999-11-05
Anticipated expiration: 2018-04-16
Also published as: JP3716097B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度な情報の記録再生が可能で信頼性の高
い磁気記憶装置を提供する。【解決手段】磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動
する駆動部と、記録部と再生部から成る磁気ヘッドと、
上記磁気ヘッドを上記磁気記録媒体に対して相対運動さ
せる手段と、上記磁気ヘッドへの信号入力と該磁気ヘッ
ドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手
段を有する磁気記憶装置において、前記磁気ヘッドの再
生部が磁気抵抗効果型磁気ヘッドで構成し、かつ、前記
磁気記録媒体が基板上に単層、または複数の下地層を介
して形成された磁性層から構成され、該下地層の少なく
とも一層がNiを主成分とし、かつNb、Taのうち少なくと
も一種類の元素を含有する非晶質、或いは微結晶材料か
らなる層とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気記憶装置、具体
的には1平方インチ当たり4ギガビット以上の記録密度を
有する磁気記憶装置と、これを実現するための低ノイズ
で、かつ熱磁気緩和による再生出力の減衰が抑制された
高い安定性を有する磁気記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記憶装置の急速な記録密度の
向上に伴い、高感度な磁気ヘッドと高保磁力、かつ低ノ
イズな磁気記録媒体が求められている。磁気ヘッドには
現在、主として磁気抵抗効果型ヘッド（MRヘッド）が用
いられているが、これよりも更に2〜3倍高感度な巨大磁
気抵抗効果型ヘッド（GMRヘッド）の開発も急速に進ん
でいる。

【０００３】また、ノート型パソコンの普及に伴い、従
来のNiPメッキされたAl-Mg合金基板（以後、Al基板と記
す）媒体に代わり、携帯使用に耐えうる高い耐衝撃性を
有すガラス基板媒体の開発が急速に進んでいる。しか
し、ガラス基板媒体では密着性不良、基板から膜中への
不純物ガスの侵入、配向性劣化、粒径肥大化等により、
Al基板媒体に比べて磁気特性が劣化する傾向にある。こ
れらに対する改善策として、基板と下地層間に新たに中
間膜、シード層、バリア層等と呼ばれる新たな層を形成
することが試みられている。例えば特願昭62-293511
号、特願昭62-293512号にはTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、C
r、Mo、W、Mnのうち少なくとも一種の元素を含む金属の
酸化物からなる中間膜を形成することにより密着性が向
上し、良好なCSS特性が得られることが示されている。
また、特開平4-153910号にはYとTi、Zr、Hf、V、Nb、T
a、Cr、Mo、Wの一種からなる非晶質、または微結晶膜を
形成することにより、粒径が微細化されノイズが低減す
ることが示されている。特開平5-135343号には、ガラス
基板上に希土類元素と、Ta、Y、Nb、Hfから選択される
一種の元素を含む酸素隔離層を形成することにより、保
磁力が向上することが示されている。更に基板上に非晶
質状のCr合金またはV合金を形成すると、その上に形成
されたCr下地層が(211)配向するため、エピタキシャル
成長によりCo合金磁性層が磁化容易軸を膜面内へ向けた
(10.0)配向をとり、高い保磁力が得られることが特開平
7-73441号に示されている。尚、これらの粒径制御、不
純物侵入防止等を目的として基板上に直接形成された層
を、本明細書では以後、全て第一の下地層と記し、エピ
タキシャル成長による磁性層の配向制御等を目的とした
Cr合金等からなるbcc構造の下地層を第二の下地層と記
す。

【０００４】また、媒体ノイズ低下には磁性粒径の微細
化、粒子間の交換相互作用低減が必要となるが、微細化
された磁性結晶は熱擾乱の影響を強く受けるため、時間
とともに記録磁化が減衰する現象が起こる。これは熱磁
気緩和と呼ばれ、記録密度の向上にともない顕著となる
現象である。よって、高記録密度を実現するには、この
熱磁気緩和の抑制と低ノイズ化を両立させる必要があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は磁性層
の結晶配向、平均粒径、及び粒径分散を適切に制御する
ことにより、低ノイズであり、かつ熱磁気緩和に対して
十分な安定性を有す磁気記録媒体を提供し、更にこの磁
気記録媒体と高感度な磁気ヘッドを組み合わせることに
より1平方インチ当たり4ギガビット以上の記録密度を持
った信頼性の高い磁気記憶装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は基板上に単
層、または多層の下地層を介して形成された磁性層を有
する磁気記録媒体において、該下地層の少なくとも一層
がNiを主成分とし、かつNb、Taのうち少なくとも一種類
の元素を含有する非晶質、或いは微結晶材料から成るこ
とを特徴とする磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動
する駆動部と、記録部と再生部から成る磁気ヘッドと、
上記磁気ヘッドを上記磁気記録媒体に対して相対運動さ
せる手段と、上記磁気ヘッドへの信号入力と該磁気ヘッ
ドからの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手
段を有する磁気記憶装置において前記磁気ヘッドの再生
部が磁気抵抗効果型磁気ヘッドで構成される磁気記憶装
置により達成される。

【０００７】ここで、非晶質とはX線回折による明瞭な
ピークが観察されないこと、または、電子線回折による
明瞭な回折スポット、回折リングが観察されず、ハロー
状の回折リングが観察されることを言う。また、微結晶
とは、結晶粒径が磁性層の結晶粒径より小さく、好まし
くは平均粒径が8nm以下の結晶粒から成ることを言う。N
b添加量は20〜70at%、Ta添加量は30〜60at%の範囲内が
それぞれ望ましい。前記組成範囲外では該下地合金の結
晶化、或いは結晶粒の肥大化が起こるため好ましくな
い。第一の下地層として上記の非晶質、または微結晶構
造の合金を用いることにより、磁性層の結晶粒を微細
化、均一化することができ低ノイズかつ、熱磁気緩和に
よる再生出力の減衰が抑制された媒体が得られる。ここ
で、第一の下地層とは前述の様に粒径制御、不純物侵入
防止等を目的として基板上に直接形成された層の総称で
ある。上記第一の下地層合金に更にAl₂O₃、SiO₂、Ti
O₂、ZrO₂およびTa₂O₅から選ばれる少なくとも１種の酸
化物を添加すると磁性層の結晶粒がより微細かつ均一に
なり、更に低ノイズな媒体が得られる。これは添加され
た酸化物の相が、母相のNi合金中に均一に析出するた
め、これらが核生成サイトとなり微細かつ均一な結晶粒
がその上に形成されていくためである。また、前記第一
の下地層上に形成したCr、またはCrを主成分とする体心
立方構造(bcc構造)の第二の下地層は(100)配向をとる。
よって、その上に形成された六方稠密構造(hcp構造)の
磁性層はエピタキシャル成長により磁化容易軸であるc
軸をほぼ膜面内に向けた(11.0)配向をとる。このため、
高い保磁力と保磁力角型比S*が得られ、1平方インチ当
たり4ギガビット以上の記録密度が達成できる。本発明
の上記第一の下地層は、更にガラス基板との密着性が良
いという特徴があり、特に、密着性を向上するための層
を設ける必要はない。しかし、媒体の表面に凹凸形状を
形成し、CSS特性を向上させるための連続膜、または島
状成長した不連続膜を基板と第一の下地層の間に形成す
ることも出来る。また、基板として、Ni-Pをメッキした
Al合金基板や、非晶質状のカーボン基板を用いた場合に
も、ガラス基板を用いた場合と同様、磁性層の結晶粒の
微細化、均一化が確認され、媒体ノイズの低減、熱磁気
緩和の抑制効果が確認された。

【０００８】第一の下地層上に形成され、エピタキシャ
ル成長による磁性層の配向制御等を目的とした第二の下
地層にはCr、またはCrを主成分としTi、V、Moなどを含
有するbcc構造の合金を用いることができる。また、bcc
構造を持つ2つ以上の層で構成することもできる。

【０００９】磁性層には、hcp構造のCoを主成分とする
合金を用いることが出来るが、高い保磁力を得るために
は、Ptを含むCo合金を用いることが特に好ましい。ま
た、SmCo、FeSmN等の高い結晶磁気異方性を有す希土類
元素を含む磁性合金を用いることも出来る。更に、磁性
層を単層、或いは非磁性中間層を介した複数の層で構成
することも出来るが、この場合、請求項6のBr×tにおけ
る磁性層の厚さ t は各磁性層の厚さの合計を表すもの
とする。磁性層の磁気的な特性としては、記録方向に磁
界を印加して測定した保磁力を2キロエルステッド以上
とし、残留磁束密度Brと膜厚 t の積Br×tを40ガウス・
ミクロン以上、120ガウス・ミクロン以下とすると、1平
方インチ当たり4ギガビット以上の記録密度領域におい
て、良好な記録再生特性が得られるので好ましい。保磁
力が2400エルステッドよりも小さくなると、高記録密度
（200kFCI以上）での出力が小さくなり好ましくない。
また、Br×tが120ガウス・ミクロンより大きくなると分
解能が低下し、40ガウス・ミクロンよりも小さくなると
再生出力が小さくなり好ましくない。

【００１０】更に、磁性層の保護層としてカーボンを厚
さ5nm〜30nm形成し、さらに吸着性のパーフルオロアル
キルポリエーテル等の潤滑層を厚さ2nm〜20nm設けるこ
とにより信頼性が高く、高密度記録が可能な磁気記録媒
体が得られる。また、保護層として水素、または窒素を
添加したカーボン膜、或いは、炭化シリコン、炭化タン
グステン、(W-Mo)-C、(Zr-Nb)-Ｎ等の化合物から成る
膜、或いは、これらの化合物とカーボンの混合膜を用い
ると耐摺動性、耐食性を向上出来るので好ましい。

【００１１】また、本発明の磁気記録装置で用いている
磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁気抵抗センサ部を挟む2
枚のシールド層の間隔（シールド間隔）は0.30μm以下
が好ましい。これは、シールド間隔が0.30μm以上にな
ると分解能が低下し、信号の位相ジッターが大きくなっ
てしまうためである。更に、磁気抵抗効果型磁気ヘッド
を、互いの磁化方向が外部磁界によって相対的に変化す
ることによって大きな抵抗変化を生じる複数の導電性磁
性層と、その導電性磁性層の間に配置された導電性非磁
性層を含む磁気抵抗センサによって構成し、巨大磁気抵
抗効果、或いはスピン・バルブ効果を利用したものとす
ることにより、信号強度をさらに高めることができ、１
平方インチ当たり5ギガビット以上の記録密度を持った
信頼性の高い磁気記憶装置の実現が可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】＜実施例１＞本発明の実施例を図
1、図2、図3を用いて説明する。本実施例の磁気記憶装
置の平面摸式図、断面摸式図を図1(a)、及び図1(b)に示
す。この装置は磁気ヘッド1、及びその駆動部2と、該磁
気ヘッドの記録再生信号処理手段3と磁気記録媒体４と
これを回転させる駆動部５とからなる周知の構造を持つ
磁気記憶装置である。

【００１３】上記磁気ヘッドの構造を図2に示す。この
磁気ヘッドは基体6上に形成された記録用の電磁誘導型
磁気ヘッドと再生用の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを併せ
持つ複合型ヘッドである。前記記録用ヘッドはコイル7
を挟む上部記録磁極8と下部記録磁極兼上部シールド層9
からなり、記録磁極間のギャップ層厚は0.3μmとした。
また、コイルには厚さ3μmのCuを用いた。前記再生用ヘ
ッドは磁気抵抗センサ10とその両端の電極パタン11から
なり、磁気抵抗センサは共に1μm厚の下部記録磁極兼上
部シールド層と下部シールド層12で挟まれ、該シールド
層間距離は0.25μmである。尚、図2では記録磁極間のギ
ャップ層、及びシールド層と磁気抵抗センサとのギャッ
プ層は省略してある。

【００１４】図3に磁気抵抗センサの断面構造を示す。
磁気センサの信号検出領域13は、酸化Alのギャップ層14
上に横バイアス層15、分離層16、磁気抵抗強磁性層17が
順次形成された部分からなる。磁気抵抗強磁性層には、
20nmのNiFe合金を用いた。横バイアス層には25nmのNiFe
Nbを用いたが、NiFeRh等の比較的電気抵抗が高く、軟磁
気特性の良好な強磁性合金であれば良い。横バイアス層
は磁気抵抗強磁性層を流れるセンス電流がつくる磁界に
よって、該電流と垂直な膜面内方向（横方向）に磁化さ
れ、磁気抵抗強磁性層に横方向のバイアス磁界を印加す
る。これによって、媒体からの漏洩磁界に対して線形な
再生出力を示す磁気センサが得られる。磁気抵抗強磁性
層からのセンス電流の分流を防ぐ分離層には、比較的電
気抵抗が高いTaを用い、膜厚は5nmとした。信号検出領
域の両端にはテーパー形状に加工されたテーパー部18が
ある。テーパー部は、磁気抵抗強磁性層を単磁区化する
ための永久磁石層19と、その上に形成された信号を取り
出すための一対の電極11からなる。永久磁石層は保磁力
が大きく、磁化方向が容易に変化しないことが必要であ
り、CoCr、CoCrPt合金等が用いられる。

【００１５】図4に本実施例で用いた磁気記録媒体の層
構成を示す。基板20には化学強化されたソーダライムガ
ラスを用い、第一の下地層21に膜厚50nmのNi-35at%Ta、
第二の下地層22に10nmのCr-15at%Ti、磁性層23に22nmの
Co-20at%Cr-10at%Pt合金を用いた。また、保護膜24とし
てカーボン膜を10nm形成し、記録再生特性を評価する媒
体については吸着性のパーフルオロアルキルポリエーテ
ル等の潤滑層を2nm〜20nm設けた。媒体の製造方法は以
下の通りである。まず、アルカリ洗浄済の基板をランプ
ヒータにより300℃まで加熱し、第一の下地層を形成し
た後、これを再度200℃となるまで加熱した。そしてそ
の上に第二の下地層、磁性層、保護膜と順次成膜した。
第一の下地層から保護膜までの成膜は真空中で連続的に
行い、成膜は全てDCスパッタにより10mTorrのArガス雰
囲気中で行った。

【００１６】第一の下地層の膜構造について検討するた
め、まず基板上に上記製造方法でNi-35at%Ta合金のみを
50nm形成した。この単層膜のX線回折プロファイルを図5
に示す。2θ=41.5°付近にハロー状のブロードなピーク
がみられるのみで明瞭な回折ピークはない。このことは
前記Ni-30at%Ta合金が非晶質、または微結晶構造である
ことを示している。また、該単層膜について電子顕微鏡
観察を行ったところ、極めて微細な結晶粒がみられた
が、何れの粒径も4nm以下であった。つぎに上記製造方
法でカーボン保護膜まで成膜した媒体のX線回折プロフ
ァイルを図6に示す。尚、同図には比較例として形成し
た第一の下地層にCrを用いた媒体のX線回折プロファイ
ルも示してある。実施例媒体では第二の下地層からの(2
00)回折ピークと磁性層からの(11.0)回折ピークのみが
見られる。これより、第二の下地層は(100)面を基板と
平行に向けた配向をとっており、磁性層はエピタキシャ
ル成長により、磁化容易軸であるc軸を膜面内に向けた
(11.0)配向をとっていることがわかる。これに対し、比
較例媒体では磁性層からは(10.0)回折ピークの他に(00.
2)や(10.1)回折ピークがみられ、c軸が膜面内から起き
上がった成分が存在していることがわかる。次に電子顕
微鏡観察により磁性層の平均粒径、及び粒径分散を以下
の方法で求めた。まず、媒体を数十ミクロンまで研磨し
た後、イオンシニングにより磁性層の膜厚を10nm程度に
する。次に透過型電子顕微鏡の高分解能モードで格子像
観察を行い、印画紙上に焼き付けた200万倍程度の格子
像を得る。この格子像をスキャナに取り込み、パソコン
画面上に格子像を表示し、格子縞が変化（交差）する部
分を粒界として粒界に沿って線を引き、結晶粒界網を作
製する。このようにして得られた結晶粒界網の一例を図
7に示す。市販の粒子解析ソフトを用い、この粒界網で
囲まれた各結晶粒の面積を求め、これと同一面積の真円
の直径を各結晶粒の粒径とした。100〜300個の結晶粒に
ついて上記手法により結晶粒径を算出した。図8(a)に本
実施例媒体の粒径頻度のヒストグラムを、図8(b)に結晶
粒径と結晶粒径がそれ以下の結晶粒の面積を観察した全
結晶粒の面積で規格化した値（以後、積算面積比率と記
す）の関係を表わす曲線（以後、積算面積比率曲線と記
す）を示す。この積算面積比率曲線において積算面積比
率が0.5となる結晶粒径を平均粒径と定義し、積算面積
比率が0.75となる結晶粒径と積算面積比率が0.25となる
結晶粒径の差を粒径分散と定義した。本実施例媒体の平
均粒径、及び粒径分散はそれぞれ13.8nm、5.4nmであっ
た。これに対し、比較例媒体では平均粒径、及び粒径分
散はそれぞれ17.1nm、7.8nmであり、第一の下地層にNi-
Ta合金を使用した本実施例媒体では平均粒径が20％程度
低減されており、また粒径分散も低減されていることが
わかる。表1に両媒体の磁気特性と規格化媒体ノイズを
示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】ここで、規格化媒体ノイズは線記録密度26
0kFCIの条件で測定した媒体ノイズを孤立再生波出力と
トラック幅の平方根で規格化した値と定義した値であ
り、以後、媒体ノイズはこの値で以って評価する。本実
施例媒体が保磁力、S*共に大きく、規格化媒体ノイズは
低い。

【００１９】以上より、第一の下地層にNi-35at%Ta合金
を用いることにより、磁性層の結晶粒が(11.0)配向する
と同時に微細・均一化され、高Hc、高S*、低ノイズな媒
体が得られることが明らかになった。この媒体を上述の
磁気記憶装置に組み込み、一平方インチ当たり4ギガビ
ットの条件で記録再生特性を評価したところ、1.8とい
う高い装置S/Nが得られた。また、CSS試験（コンタクト
・スタート・ストップ試験）を行ったところ，3万回のC
SSを行っても摩擦係数は0.3以下であった。更に媒体の
内周から外周なでのヘッドシーク試験5万回後のビット
エラー数は10ビット/面以下であり，平均故障間隔で30
万時間以上が達成出来た。

【００２０】＜実施例2＞実施例1と同様な膜構成の媒体
において、第一の下地層に30nmのNi-Ta合金、またはNi-
Nb合金を使用し、第二の下地層に30nmのCr-20at%Mo合
金、磁性層に18nmのCo-18at%Cr-8at%Pt-2at%Ta合金を使
用した。第一の下地層中のTa、Nb濃度と保磁力、及び実
施例1で定義した規格化媒体ノイズの関係をそれぞれ図
9、図10に示す。

【００２１】第一の下地層にNi-Ta合金を用いた媒体で
はTa濃度が30〜60at%で2400エルステッド以上の高い保
磁力と0.018以下の低い規格化媒体ノイズが得られてい
る。X線回折測定の結果、この組成内ではNi-Ta合金は非
晶質、またはそれに近い微結晶構造であり、磁性層は強
い(11.0)配向を示していた。Ta濃度が30at%以下、また
は60at%以上ではNi-Ta合金は結晶化しており、磁性層の
配向は(11.0)の他に(10.1)や(00.2)配向した結晶粒の混
合相となった。上記組成範囲内ではNi-Ta合金の飽和磁
束密度は100G以下と低く、実用上特に問題とはならな
い。また、より低ノイズな媒体を得るには、Ta濃度は35
〜55at%が特に好ましい。

【００２２】第一の下地層にNi-Nb合金を用いた媒体で
はNb濃度が20〜70at%で2400エルステッド以上の高い保
磁力と0.018以下の低い規格化媒体ノイズが得られてい
る。X線回折測定の結果、この組成内ではNi-Nb合金はNi
-Ta合金と同様、非晶質、またはそれに近い微結晶構造
であった。飽和磁束密度についても100G以下と実用上問
題とならない値であった。また、特にNb濃度が30〜60at
%の媒体では、磁性層の(11.0)ピーク強度はNi-Ta合金を
用いた媒体より3〜5割程度強く、保磁力も200〜３００
エルステッド程度大きい。よって、特に高保磁力な媒体
を得るにはＮｂ濃度を30〜60at%とするのが望ましい。N
b濃度が20at%以下、または70at%以上ではNi-Nb合金は結
晶化しており、磁性層からの回折ピークも(11.0)ピーク
の他に(10.1)や(00.2)ピークが出現した。

【００２３】＜実施例3＞実施例1と同様な膜構成の媒体
において、第一の下地層に30nmのNi-40at%Nb合金、第二
の下地層に20nmのCr-20at%V合金、磁性層に14nmのCo-22
at%Cr-6at%Pt合金を使用した。また、比較例として第一
の下地層にV-20at%Ta合金を用いた媒体を形成した。

【００２４】ガラス基板上に第一の下地層のみを形成し
た単層膜についてX線回折測定を行ったところ、Ni-Ta合
金膜、V-Ta合金膜共にハロー状のピークしかみられず、
何れも非晶質、または微結晶構造であることがわかっ
た。また、カーボン保護膜まで形成した媒体についてX
線回折測定を行ったところ、実施例媒体の第二の下地
層、磁性層からはそれぞれ強いbcc(200)ピークとhcp(1
1.0)ピークがみられた。しかし、比較例媒体の第二の下
地層、磁性層からはそれぞれ強いbcc(211)ピークとhcp
(10.0)ピークがみられた。実施例1で述べた手法で求め
た両者の磁性層の平均粒径、粒径分散、及び規格化媒体
ノイズを表2に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】平均粒径は実施例媒体が小さい。実施例媒
体の格子像には隣接した結晶の格子縞が直行している部
分が幾つか見られた。これは(100)配向した1つの第二の
下地結晶粒上に、(11.0)配向した複数の磁性結晶粒がc
軸を直行させてエピタキシャル成長したバイクリスタル
構造をとっていること示している。これに対し、比較例
媒体ではこのようなバイクリスタル構造はみられなかっ
た。これは比較例媒体の第二の下地結晶表面は2回対称
な(211)面であるため、(10.0)配向した磁性結晶粒は全
てc軸を同じ方向に揃えてしか成長できないためであ
る。よって、実施例媒体が低ノイズであるのは、バイク
リスタル構造により磁性結晶粒が下地結晶粒より更に微
細化されるためと考えられる。

【００２７】本実施例媒体と再生用磁気ヘッドに図11に
示すセンサを用いた複合型ヘッドを実施例1で述べた磁
気記憶装置に組み込んだ。このセンサはギャップ層14上
に、5nmのTaバッファ層26、7nmの第一の磁性層27、1.5n
mのCu中間層28、3nmの第二の磁性層29、10nmのFe-50at%
Mn反強磁性合金層30が順次形成された構造である。前記
第一の磁性層にはNi-20at%Fe合金を使用し、第二の磁性
層にはCoを使用した。反強磁性層からの交換磁界によ
り、第二の磁性層の磁化は一方向に固定されている。こ
れに対し、第二の磁性層と非磁性層を介して接する第一
の磁性層の磁化の方向は、磁気記録媒体からの漏洩磁界
により変化するため、抵抗変化が生じる。このような二
つの磁性層の磁化の相対的方向の変化に伴う抵抗変化は
スピンバルブ効果と呼ばれるが、本実施例では再生用ヘ
ッドにこの効果を利用したスピンバルブ型磁気ヘッドを
使用した。テーパー部は実施例1の磁気センサと同一構
成である。一平方インチ当たり5ギガビットの条件で記
録再生特性を評価したところ、2.0という高い装置S/Nが
得られた。

【００２８】＜実施例４＞NiPメッキしたAl-Mg合金基板
（以後、Al基板と記す）を280℃に加熱した後、第一の
下地層として30nmのNi-50at%Nb合金、第二の下地層とし
て10nmのCr-20at%V合金、磁性層として14nmのCo-22at%C
r-6at%Pt合金、保護膜に水素を添加したカーボン膜を10
nm形成した。第一の下地層の成膜はArに窒素を3％添加
した混合ガス雰囲気中で行い、保護膜の成膜にはArに20
％の水素を添加した混合ガスを用いた。それ以外の層は
全て純Ar雰囲気中で行った。また、磁性層形成時にのみ
基板に-300VのDCバイアスを印加した。比較例として第
一の下地層にMo-12at%Y合金を用いた媒体を上記と同様
の条件で形成した。第一の下地層のみを上記と同一条件
で成膜し、TEM観察を行ったところ、Ni-Nb合金、Mo-Y合
金共に粒径5nm以下の微結晶構造であった。

【００２９】また、熱磁気緩和特性について検討するた
め、再生出力の経時変化の測定を行った。図12に線記録
密度260kFCIで記録した信号の再生出力Etを記録直後の
再生出力E0で規格化した値の経時変化を示す。本実施例
媒体では96時間後の再生出力の減衰率(E96h-E0)/E0は2
％以内であるが、比較例媒体では15％程度低下してい
る。TEM観察より求めた本実施例媒体の粒径分散は、比
較例媒体に比べ2割程度低かった。よって、実施例媒体
で再生出力の減衰が抑制されているのは、粒径均一化に
より極微細磁性結晶粒が排除されたためと考えられる。
本実施例媒体と実施例3で述べたスピンバルブ型磁気ヘ
ッドを実施例1で述べた磁気記憶装置に組み込み、一平
方インチ当たり5ギガビットの条件で記録再生特性を評
価したところ、2.1という高い装置S/Nが得られた。ま
た、CSS試験を行ったところ，3万回のCSSを行っても摩
擦係数は0.2以下であった。

【００３０】＜実施例５＞実施例1と同様な膜構成の媒
体において、第一の下地層に表3に示す4種類の酸化物を
添加した材料を30nm成膜した。

【００３１】

【表３】

【００３２】成膜は10mTorrのArガス雰囲気中で、RFス
パッタにより行い、基板には結晶化ガラス基板を用い
た。第二の下地層に50nmのCr-20at%Ti合金を用い、磁性
層は2nmのCr層を挟んだ二層構造のCo-20at%Cr-7at%Pt-2
at%Ta合金を使用し、膜厚は共に9nmとした。第二の下地
層以後は全てDCスパッタにより5mTorrの純Ar雰囲気中で
行った。基板加熱はランプヒータにより、第一の下地層
形成後にのみ220℃となるよう行った。

【００３３】TEM観察の結果、上記第一の下地層は何れ
も非晶質、または平均粒径4nm以下の微結晶構造であっ
た。表3に示したように何れの媒体も、2400エルステッ
ド以上の高い保磁力と0.015以下の低い規格化媒体ノイ
ズを示し、一平方インチ当たり4ギガビット以上の記録
密度を達成するのに十分であることがわかった。特に第
一の下地層にAl2O3を添加した媒体では極めて良好なCSS
特性が得られた。また、SiO2を添加した媒体では保磁力
が高く、ZrO2を添加した媒体では低ノイズとなってい
る。Ta2O5を添加した媒体ではS*が大きかったが、X線回
折測定の結果、該媒体の磁性層のhcp(11.0)回折ピーク
は他の媒体より3〜5割程度高かった。よって、S*が大き
いのは磁化容易軸であるc軸が強く膜面内に向いている
ためと考えられる。更に表3には実施例4で述べた96時間
後の再生出力の減衰率も示してあるが、第一の下地層に
TiO2を添加した媒体が特に低い。

【００３４】また、第一の下地層として酸素を添加しな
い(Ni-40at%Nb)-16at%Al、(Ni-40at%Nb)-10at%Si、(Ni-
40at%Nb)-16at%Ta、(Ni-40at%Nb)-20at%Ti、(Ni-40at%N
b)-12at%Zrを、Arに酸素を10％添加した混合ガス雰囲気
中で成膜した媒体を形成した。尚、該下地層はガス圧20
mTorrでDCスパッタリングにより行った。これらの媒体
も上記媒体と同様、2400エルステッド以上の高い保磁力
と0.015以下の低い規格化媒体ノイズを示し、一平方イ
ンチ当たり4ギガビット以上の記録密度を達成するのに
十分であることがわかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体は、媒体ノイズの
低減、及び熱磁気緩和による再生出力減衰に対する抑制
効果を持つ。本発明の磁気記録媒体を磁気抵抗効果型ヘ
ッドと組み合わせて用いることにより、一平方インチ当
たり4ギガビット以上の記録密度を有し、かつ平均故障
回数が30万時間以上の磁気記憶装置の実現が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)および(b)は、それぞれ、本発明の一実施例
の磁気記憶装置の平面模式図およびそのA-A' 断面図で
ある。

【図２】本発明の磁気記憶装置における、磁気ヘッドの
断面構造の一例を示す斜視図である。

【図３】本発明の磁気記憶装置における、磁気ヘッドの
磁気抵抗センサ部の断面構造の一例を示す模式図であ
る。

【図４】本発明の一実施例の磁気記録媒体の断面構造の
一例を示す模式図である。

【図５】本発明の一実施例に用いた第一の下地層単層の
X線回折プロファイルを表わす図である。

【図６】本発明の一実施例、及び比較例の磁気記録媒体
のX線回折プロファイルを表わす図である。

【図７】本発明の一実施例の磁気記録媒体の透過電子顕
微鏡観察により得た結晶粒界網を表わす図である。

【図８】(a)及び(b)は、本発明の一実施例の磁気記録媒
体における磁性結晶粒の面積比率分布，及びその加積曲
線を示す図である。

【図９】本発明の一実施例媒体の第一の下地層中のTa濃
度と保磁力、及び規格化媒体ノイズの関係を示す図であ
る。

【図１０】本発明の一実施例媒体の第一の下地層中のNb
濃度と保磁力、及び規格化媒体ノイズの関係を示す図で
ある。

【図１１】本発明の磁気記憶装置における、磁気ヘッド
の磁気抵抗センサ部の断面構造の一例を示す模式図であ
る。

【図１２】本発明の一実施例媒体の再生出力の経時変化
を示す図である。

【符号の説明】

1...磁気ヘッド、2...磁気ヘッド駆動部、3...記録再生
信号処理系、4...気記録媒体、5...磁気記録媒体駆動
部、6...基体、7...コイル、8...上部記録磁極、9...下
部記録磁極兼上部シールド層、10...磁気抵抗センサ、1
1...導体層、12...下部シールド層、13...信号検出領
域、14...シールド層と磁気抵抗センサの間のギャップ
層、15...横バイアス層、16...分離層、17...磁気抵抗
強磁性層、18...テーパー部、19...永久磁石層、20..基
板、21...第一の下地層、22...第二の下地層、23...磁
性層、24...保護膜、25...バッファ層、26...第一の磁
性層、27...中間層、28...第二の磁性層、29...反強磁
性層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋由夫東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者細江譲東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者棚橋究東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者松沼悟東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者小礒良嗣東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に単層または複数の下地層を介して
形成された磁性層を有する磁気記録媒体において、該下
地層の少なくとも一層がNiを主成分とし、かつNb、Taの
うち少なくとも一種類の元素を含有する非晶質、或いは
微結晶材料から成ることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】上記Niを主成分とする非晶質、或いは微結
晶材料が更にAl₂O₃、SiO₂、 Ta₂O₅、 TiO₂および ZrO₂
から選ばれる少なくとも１種の酸化物を含有することを
特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】上記Niを主成分とする下地層の平均結晶粒
径が8nm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。
【請求項４】上記Niを主成分とする下地層と磁性層の間
に実質的に体心立方格子構造を有する下地層が形成され
ており、かつ、前記磁性層が実質的に最密六方格子構造
を有するCoを主成分とする合金であることを特徴とする
請求項1から3までのいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項５】磁気記録媒体と、これを記録方向に駆動す
る駆動部と、記録部と再生部から成る磁気ヘッドと、上
記磁気ヘッドを上記磁気記録媒体に対して相対運動させ
る手段と、上記磁気ヘッドへの信号入力と該磁気ヘッド
からの出力信号再生を行うための記録再生信号処理手段
を有する磁気記憶装置において、前記磁気ヘッドの再生
部が磁気抵抗効果型磁気ヘッドで構成され、かつ、前記
磁気記録媒体が請求項1、2、3もしくは4に記載の磁気記
録媒体で構成されることを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項６】前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドの磁気抵抗
センサ部が、互いに0.30μm以下の距離だけ隔てられた
軟磁性体からなる2枚のシールド層の間に形成されてお
り、かつ、前記磁性膜の厚さtと、記録時における該磁
気記録媒体に対する上記磁気ヘッドの相対的な走行方向
に磁界を印加して測定した残留磁束密度Brの積Br×tが4
0ガウス・ミクロン以上、120ガウス・ミクロン以下であ
り、さらに、上記の磁界印加方向と同じ方向に磁界を印
加して測定した前記磁気記録媒体の保磁力が2400エルス
テッド以上であることを特徴とする請求項５に記載の磁
気記憶装置。
【請求項７】前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドが、互いの
磁化方向が外部磁界によって相対的に変化することによ
って大きな抵抗変化を生じる複数の導電性磁性層と、該
導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層を含む磁
気抵抗センサによって構成されていることを特徴とする
請求項5または6に記載の磁気記憶装置。