JP4220508B2 - Perpendicular magnetic recording medium and magnetic recording / reproducing apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、垂直磁気記録方式の磁気記録再生装置及びこれに用いられる垂直磁気記録媒体に関する。 The present invention relates to a perpendicular magnetic recording type magnetic recording / reproducing apparatus and a perpendicular magnetic recording medium used therefor.
従来より、高透磁率な軟磁性層上に垂直磁気記録層を積層した垂直二層媒体において、軟磁性層は,垂直磁気記録層を磁化するための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。しかしながら,一方で、軟磁性層は静磁エネルギーを減らすために磁区を形成し易く,その際、磁区と磁区との境界には磁壁が形成される。この磁壁の存在する領域では、スパイク状の雑音が発生することが知られている。このスパイク状雑音を抑制するためには、軟磁性層の磁壁の形成を抑制すればよい。このための方法として、軟磁性層の下に硬磁性層を設けて、軟磁性層の磁化容易方向を半径方向に固定した媒体が従来から数多く提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a perpendicular double-layer medium in which a perpendicular magnetic recording layer is laminated on a soft magnetic layer having a high magnetic permeability, the soft magnetic layer passes a recording magnetic field from a magnetic head for magnetizing the perpendicular magnetic recording layer in the horizontal direction. It plays a part of the function of the magnetic head that recirculates to the magnetic head side, and plays the role of improving the recording and reproducing efficiency. However, on the other hand, the soft magnetic layer tends to form a magnetic domain in order to reduce magnetostatic energy, and at this time, a domain wall is formed at the boundary between the magnetic domain and the magnetic domain. It is known that spike-like noise occurs in the region where the domain wall exists. In order to suppress this spike noise, the formation of the domain wall of the soft magnetic layer may be suppressed. As a method for this purpose, many media have been proposed in the past in which a hard magnetic layer is provided under the soft magnetic layer and the easy magnetization direction of the soft magnetic layer is fixed in the radial direction (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述の媒体においては,硬磁性層上に軟磁性層が直接形成されているために、それらの間に交換結合相互作用が必要以上に強く働くことになる。軟磁性層は例えば7900A/m程度の弱い外部磁界が印加されただけでも磁化方向が大きく変化する特徴がある。 However, since the soft magnetic layer is directly formed on the hard magnetic layer in the above-described medium, the exchange coupling interaction acts between them more strongly than necessary. The soft magnetic layer is characterized in that the magnetization direction changes greatly even when a weak external magnetic field of, for example, about 7900 A / m is applied.
このとき、硬磁性層は軟磁性層との結合が強い程その影響を受け易く、硬磁性層の磁化方向すなわち磁化容易軸方向が半径方向から外れてしまう現象いわゆる着磁外れが生じる等の問題があった。実際、磁気記録再生装置(HDD)内においては、アームを駆動するための永久磁石を用いたボイスコイルモータ(VCM)が磁気ディスクと近い位置関係にある。VCMから発生する漏洩磁束は、磁気ディスクの外周付近でも7900A/m程度の大きさがある。そのため,上述の媒体をHDD内で使用した場合には,着磁外れが発生することがあり,特に大きな問題となっていた。 At this time, the stronger the coupling with the soft magnetic layer, the more easily the hard magnetic layer is affected, and the phenomenon that the magnetization direction of the hard magnetic layer, that is, the easy axis of magnetization, deviates from the radial direction, so-called demagnetization occurs. was there. In fact, in a magnetic recording / reproducing apparatus (HDD), a voice coil motor (VCM) using a permanent magnet for driving an arm is in a positional relationship close to a magnetic disk. The leakage magnetic flux generated from the VCM has a magnitude of about 7900 A / m even near the outer periphery of the magnetic disk. For this reason, when the above-described medium is used in an HDD, a demagnetization may occur, which is a particularly serious problem.
軟磁性層の磁化容易軸方向の制御という点では硬磁性層を用いることは都合が良いが、硬磁性層は、基本的には面内磁気記録媒体と同様であり,媒体ノイズの発生源となる。軟磁性層の厚さは製膜中のダストの発生やコスト面などからも薄い方が望ましいけれども、軟磁性層が薄くなり、硬磁性層と磁気ヘッドの距離が近くなるほど、硬磁性層からのノイズは大きくなる。硬磁性層からのノイズを低減する手段の1つとしてはその薄膜化が挙げられる。硬磁性層の厚さを薄くすることは製膜プロセスの改善やコスト面から見ても有利であるが、交換結合が強く働いている場合には,着磁外れが発生し易くなってしまうという問題点があった。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたもので、外部磁界による着磁外れの発生が抑制され、かつ媒体ノイズを低減した垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above prior art, and an object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium in which occurrence of demagnetization due to an external magnetic field is suppressed and medium noise is reduced.
本発明によれば、基板上に、面内硬磁性層、面内軟磁性層、および垂直磁気記録層とを順次積層してなる垂直磁気記録媒体において、前記面内硬磁性層は50nm以下の厚さを有し、一様な面内硬磁性層上に、直接、面内軟磁性層を形成した場合よりも、前記面内硬磁性層と前記面内軟磁性層とが弱く交換結合していることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。 According to the present invention, in the perpendicular magnetic recording medium in which an in-plane hard magnetic layer, an in-plane soft magnetic layer, and a perpendicular magnetic recording layer are sequentially laminated on a substrate, the in- plane hard magnetic layer has a thickness of 50 nm or less. The in- plane hard magnetic layer and the in-plane soft magnetic layer are weakly exchange-coupled to each other than when the in-plane soft magnetic layer is formed directly on the uniform in-plane hard magnetic layer. A perpendicular magnetic recording medium is provided.
本発明の垂直磁気記録媒体は、以下の6つの観点に大別される。 The perpendicular magnetic recording medium of the present invention is roughly classified into the following six viewpoints.
本発明の第1の観点にかかる垂直磁気記録媒体は、基板、該基板上に形成され、50nm以下の厚さを有する面内硬磁性層、該面内硬磁性層上に設けられ、該面内硬磁性層よりも小さい飽和磁化を有する磁性層、該磁性層上に設けられた面内軟磁性層、及び磁気記録層を具備することを特徴とする。 A perpendicular magnetic recording medium according to a first aspect of the present invention is provided on a substrate, an in-plane hard magnetic layer having a thickness of 50 nm or less formed on the substrate, and the in-plane hard magnetic layer. A magnetic layer having a saturation magnetization smaller than that of the inner hard magnetic layer, an in-plane soft magnetic layer provided on the magnetic layer, and a magnetic recording layer are provided.
本発明の第2の観点にかかる垂直磁気記録媒体は、基板、該基板上に形成され、50nm以下の厚さを有する面内硬磁性層、該面内硬磁性層上に設けられた0.5nm以下の厚さを有する非磁性層、該非磁性層上に設けられた面内軟磁性層、及び該面内軟磁性層上に設けられた磁気記録層を具備することを特徴とする。 A perpendicular magnetic recording medium according to a second aspect of the present invention includes a substrate, an in-plane hard magnetic layer formed on the substrate and having a thickness of 50 nm or less, and an in-plane hard magnetic layer provided on the in-plane hard magnetic layer. And a non-magnetic layer having a thickness of 5 nm or less, an in-plane soft magnetic layer provided on the non-magnetic layer, and a magnetic recording layer provided on the in-plane soft magnetic layer.
本発明の第3の観点にかかる垂直磁気記録媒体は、基板、該基板上に形成され、50nm以下の厚さを有する面内硬磁性層、該面内硬磁性層上に設けられ、コバルトを主に含有する非磁性層、該非磁性層上に設けられた面内軟磁性層、及び該面内軟磁性層上に設けられた垂直磁気記録層を具備することを特徴とする。 A perpendicular magnetic recording medium according to a third aspect of the present invention is a substrate, an in-plane hard magnetic layer having a thickness of 50 nm or less formed on the substrate, provided on the in-plane hard magnetic layer, and cobalt. A nonmagnetic layer mainly contained, an in-plane soft magnetic layer provided on the nonmagnetic layer, and a perpendicular magnetic recording layer provided on the inplane soft magnetic layer are provided.
本発明の第4の観点にかかる垂直磁気記録媒体は、基板、該基板上に形成され、50nm以下の厚さを有する面内硬磁性層、該面内硬磁性層上に設けられ、ルテニウムを主に含有する非磁性層、該非磁性層上に設けられた面内軟磁性層、及び該面内軟磁性層上に設けられた垂直磁気記録層を具備することを特徴とする。 A perpendicular magnetic recording medium according to a fourth aspect of the present invention is a substrate, an in-plane hard magnetic layer formed on the substrate, having a thickness of 50 nm or less, provided on the in-plane hard magnetic layer, and containing ruthenium. A nonmagnetic layer mainly contained, an in-plane soft magnetic layer provided on the nonmagnetic layer, and a perpendicular magnetic recording layer provided on the inplane soft magnetic layer are provided.
本発明の第5の観点にかかる垂直磁気記録媒体は、基板、該基板上に形成され、50nm以下の厚さを有する面内硬磁性層、該面内硬磁性層上に設けられたこの面内硬磁性層の酸化層、該酸化層上に設けられた面内軟磁性層、及び該面内軟磁性層上に設けられた垂直磁気記録層を具備することを特徴とする。 The perpendicular magnetic recording medium according to the fifth aspect of the present invention is a substrate, an in-plane hard magnetic layer formed on the substrate and having a thickness of 50 nm or less, and this surface provided on the in-plane hard magnetic layer. It comprises an oxide layer of an inner hard magnetic layer, an in-plane soft magnetic layer provided on the oxide layer, and a perpendicular magnetic recording layer provided on the in-plane soft magnetic layer.
また、本発明の第6の観点にかかる磁気記録再生装置は、上記第1ないし第5のいずれかの観点に係る磁気記録媒体と、該垂直磁気記録媒体を支持及び回転駆動する駆動手段と、該垂直磁気記録媒体に対して情報の記録を行うための素子、及び記録された情報の再生を行うための素子を有する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリとを具備することを特徴とする。 A magnetic recording / reproducing apparatus according to a sixth aspect of the present invention includes a magnetic recording medium according to any one of the first to fifth aspects, a driving unit that supports and rotationally drives the perpendicular magnetic recording medium, An element for recording information on the perpendicular magnetic recording medium, a magnetic head having an element for reproducing recorded information, and the magnetic head movable relative to the perpendicular magnetic recording medium And a supported carriage assembly.
本発明によれば、外部磁界による着磁外れの発生が抑制され、かつ媒体ノイズを低減した垂直磁気記録媒体が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a perpendicular magnetic recording medium in which occurrence of demagnetization due to an external magnetic field is suppressed and medium noise is reduced.
本発明者らは、面内硬磁性層と、面内軟磁性層と、垂直磁気記録層とを積層した垂直磁気記録媒体において、その外部磁界による着磁外れの発生の抑制及び媒体ノイズの低下を実現すべく、鋭意研究を行った。 In the perpendicular magnetic recording medium in which an in-plane hard magnetic layer, an in-plane soft magnetic layer, and a perpendicular magnetic recording layer are stacked, the present inventors suppress the occurrence of demagnetization due to the external magnetic field and reduce the medium noise. In order to achieve this, we conducted intensive research.
これにより、本発明者らは、媒体ノイズを増加させることなく外部磁界による着磁外れの発生を抑制するために、一様な面内硬磁性層上に直接面内軟磁性層を形成した場合よりも、その面内硬磁性層と面内軟磁性層とが弱く交換結合した媒体を得ることに着目し、本発明をなすに至った。 As a result, the present inventors have formed an in-plane soft magnetic layer directly on a uniform in-plane hard magnetic layer in order to suppress the occurrence of demagnetization due to an external magnetic field without increasing medium noise. In particular, the inventors have focused on obtaining a medium in which the in-plane hard magnetic layer and the in-plane soft magnetic layer are weakly exchange-coupled, and have reached the present invention.
このためには、面内硬磁性層と面内軟磁性層との複合層の部分の磁気特性において、面内硬磁性層の実質的な保磁力が面内硬磁性層上に、直接、面内軟磁性層を形成した場合よりも大きいことが望ましい。これにより、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合を適度に弱め、着磁外れの発生をより抑制できる。 For this purpose, in the magnetic characteristics of the composite layer portion of the in-plane hard magnetic layer and the in-plane soft magnetic layer, the substantial coercive force of the in-plane hard magnetic layer is directly applied to the in-plane hard magnetic layer on the surface. It is desirable that it be larger than when the inner soft magnetic layer is formed. Thereby, the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer can be moderately weakened, and the occurrence of demagnetization can be further suppressed.
またさらに、この複合層の部分における面内硬磁性層の実質的な保磁力が、面内硬磁性層単独の保磁力よりも小さいことが望ましい。これにより、軟磁性層の磁化方向をより強く固定し、着磁外れの発生をさらに抑制できる。 Furthermore, it is desirable that the substantial coercive force of the in-plane hard magnetic layer in the composite layer portion is smaller than the coercivity of the in-plane hard magnetic layer alone. Thereby, the magnetization direction of the soft magnetic layer can be more strongly fixed, and the occurrence of demagnetization can be further suppressed.
なお、本発明において、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合とは、硬磁性層の磁化と軟磁性層の磁化とが相互に交換結合する作用をいう。 In the present invention, the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer refers to an action in which the magnetization of the hard magnetic layer and the magnetization of the soft magnetic layer are exchange coupled.
本発明の第1の観点によれば、基板、基板上に形成された面内硬磁性層、面内硬磁性層上に形成された面内軟磁性層、及び面内軟磁性層上に形成された磁気記録層を有する磁気記録媒体において、面内硬磁性層と面内軟磁性層との間に、面内硬磁性層よりも小さい飽和磁化を有する磁性層を設けた磁気記録媒体が提供される。 According to a first aspect of the present invention, a substrate, an in-plane hard magnetic layer formed on the substrate, an in-plane soft magnetic layer formed on the in-plane hard magnetic layer, and an in-plane soft magnetic layer are formed. Provided is a magnetic recording medium having a magnetic recording layer having a magnetic layer having a saturation magnetization smaller than that of the in-plane hard magnetic layer between the in-plane hard magnetic layer and the in-plane hard magnetic layer. Is done.
第1の観点にかかる発明では、面内硬磁性層よりもその飽和磁化の小さい磁性層を設けることにより、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合を弱め過ぎずに適度に調整し、媒体ノイズを増加させることなく、外部磁界による着磁外れを抑制することが出来る。また、その分だけ硬磁性層の薄膜化を図ることにより、媒体ノイズを低減できる。 In the invention according to the first aspect, by providing a magnetic layer having a saturation magnetization smaller than that of the in-plane hard magnetic layer, the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer is adjusted appropriately without being weakened, and the medium noise is reduced. Can be prevented from increasing due to an external magnetic field. Further, by reducing the thickness of the hard magnetic layer by that amount, medium noise can be reduced.
また、本発明の第2ないし第4の観点によれば、基板、基板上に形成された面内硬磁性層、面内硬磁性層上に形成された面内軟磁性層、及び面内軟磁性層上に形成された磁気記録層を有する磁気記録媒体において、面内硬磁性層と面内軟磁性層との間に、所定の非磁性層を設けた磁気記録媒体が提供される。 According to the second to fourth aspects of the present invention, the in-plane hard magnetic layer formed on the substrate, the in-plane soft magnetic layer formed on the in-plane hard magnetic layer, and the in-plane soft magnetic layer are formed. In a magnetic recording medium having a magnetic recording layer formed on a magnetic layer, a magnetic recording medium is provided in which a predetermined nonmagnetic layer is provided between an in-plane hard magnetic layer and an in-plane soft magnetic layer.
第2の観点にかかる発明では、非磁性層がコバルトを主に含有する。 In the invention according to the second aspect, the nonmagnetic layer mainly contains cobalt.
第3の観点にかかる発明では、非磁性層がルテニウムを主に含有する。 In the invention according to the third aspect, the nonmagnetic layer mainly contains ruthenium.
第4の観点にかかる発明では、非磁性層が0.5nm未満の厚さを有する。 In the invention according to the fourth aspect, the nonmagnetic layer has a thickness of less than 0.5 nm.
第2のないし第4の観点にかかる発明では、所定の非磁性層を設けることにより、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合を適度に弱めて、媒体ノイズを増加させることなく、外部磁界による着磁外れを抑制することが出来る。 In the invention according to the second to fourth aspects, by providing a predetermined nonmagnetic layer, the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer is moderately weakened, and an external magnetic field is generated without increasing the medium noise. It is possible to suppress demagnetization.
さらに、本発明の第5の観点によれば、基板、基板上に形成され、50nm以下の厚さを有する面内硬磁性層、面内硬磁性層上に形成された面内軟磁性層、及び面内軟磁性層上に形成された磁気記録層を有する磁気記録媒体において、面内硬磁性層と面内軟磁性層との間に面内硬磁性層の酸化層を設けた磁気記録媒体が提供される。 Furthermore, according to the fifth aspect of the present invention, a substrate, an in-plane hard magnetic layer formed on the substrate and having a thickness of 50 nm or less, an in-plane soft magnetic layer formed on the in-plane hard magnetic layer, And a magnetic recording medium having a magnetic recording layer formed on the in-plane soft magnetic layer, wherein an in-plane hard magnetic layer oxide layer is provided between the in-plane hard magnetic layer and the in-plane soft magnetic layer Is provided.
第5の観点にかかる発明では、酸化層を設けることにより、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合を適度に弱めて、媒体ノイズを増加させることなく、外部磁界による着磁外れを抑制することが出来る。 In the invention according to the fifth aspect, by providing the oxide layer, it is possible to moderately weaken the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer, and to suppress demagnetization due to an external magnetic field without increasing the medium noise. I can do it.
図1に、本発明の磁気記録媒体の構成の一例を表す図を示す。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the magnetic recording medium of the present invention.
図示するように、本発明の磁気記録媒体は、基板1上に、面内硬磁性層2、中間層3、面内軟磁性層4、及び磁気記録層5を順に設けた構成を有し、中間層3として、面内硬磁性層4よりも小さい飽和磁化を有する磁性層、非磁性層、あるいは面内硬磁性層4の酸化層が設けられている。
As shown in the figure, the magnetic recording medium of the present invention has a configuration in which an in-plane hard
非磁性層としては、コバルト、ルテニウム、バナジウム、クロム、銅、及びモリブデンのうち少なくとも一種を主に含むことが好ましい。 The nonmagnetic layer preferably mainly contains at least one of cobalt, ruthenium, vanadium, chromium, copper, and molybdenum.
主成分がコバルトである場合、非磁性層の厚さは、好ましくは1nmないし5nmである。また、コバルトをルテニウムまたはクロムと組み合わせて用いることができる。 When the main component is cobalt, the thickness of the nonmagnetic layer is preferably 1 nm to 5 nm. Also, cobalt can be used in combination with ruthenium or chromium.
主成分がルテニウムである場合は、非磁性層の厚さを0.5nmないし0.9nmにすることができる。 When the main component is ruthenium, the thickness of the nonmagnetic layer can be 0.5 nm to 0.9 nm.
バナジウム、クロム、銅、及びモリブデンが主成分である場合は、非磁性層の厚さが0.5nm未満である。このとき、媒体の製造工程を考慮すると、1層当りの層厚が薄過ぎると、層厚制御やディスク全面での均一性を保つことが困難になるため、ある程度の厚さ例えば0.3nm以上の厚さを有することが好ましい。このようなことから、非磁性層の好ましい厚さは、0.3nm以上0.5nm未満である。 When vanadium, chromium, copper, and molybdenum are main components, the thickness of the nonmagnetic layer is less than 0.5 nm. At this time, considering the manufacturing process of the medium, if the layer thickness per layer is too thin, it becomes difficult to control the layer thickness and maintain uniformity over the entire surface of the disk. It is preferable to have a thickness of For these reasons, the preferred thickness of the nonmagnetic layer is not less than 0.3 nm and less than 0.5 nm.
交換結合を適度な大きさに保ちながら中間層厚を厚くする方法としては、中間層にある程度の磁性を持たせることが考えられる。このとき、その飽和磁化の大きさとしては、結合を弱める目的で中間層を挿入することを考慮すると、硬磁性層より小さいものが好ましい。 As a method for increasing the thickness of the intermediate layer while keeping the exchange coupling at an appropriate size, it is conceivable that the intermediate layer has a certain degree of magnetism. At this time, the magnitude of the saturation magnetization is preferably smaller than the hard magnetic layer in consideration of inserting an intermediate layer for the purpose of weakening the coupling.
磁性層の飽和磁化は、面内硬磁性の飽和磁化の1/4以下であることが好ましい。 The saturation magnetization of the magnetic layer is preferably ¼ or less of the saturation magnetization of in-plane hard magnetism.
硬磁性層及び軟磁性層間に設けられる、硬磁性層より飽和磁化の小さい磁性層をしては、他の金属との混じり易さや結晶構造などの観点から、Fe、Coや、Niなどの3d磁性金属を添加することが好ましい。例えば、硬磁性層にCoCrPt合金、軟磁性層にCoZrNbを用いた場合には、両方にCoが入っているために中間層にはCoを添加すると混じりやすいと考えられ、結晶構造上でも硬磁性層と同じ六方最密構造となるRuCoやCoCrが望ましい。ここでCoZrNbは非晶質であるので軟磁性層の結晶性は考慮されないが、軟磁性層が結晶質である場合には、エピタキシャル成長を考慮して体心立方構造のFeや面心立方構造のNiを必要に応じて用いるのが良いと考えられる。 For a magnetic layer having a saturation magnetization smaller than that of the hard magnetic layer provided between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer, 3d such as Fe, Co, or Ni is used from the viewpoint of easy mixing with other metals and crystal structure. It is preferable to add a magnetic metal. For example, when a CoCrPt alloy is used for the hard magnetic layer and CoZrNb is used for the soft magnetic layer, Co is contained in both layers. RuCo or CoCr having the same hexagonal close-packed structure as the layer is desirable. Here, since CoZrNb is amorphous, the crystallinity of the soft magnetic layer is not taken into consideration. However, when the soft magnetic layer is crystalline, Fe of a body-centered cubic structure or a face-centered cubic structure is considered in consideration of epitaxial growth. It is considered good to use Ni as needed.
また、面内硬磁性層の厚さは、好ましくは50nm以下さらに好ましくは5nmないし50nm、さらにまた好ましくは10nmないし40nmである。面内硬磁性層の厚さが50nm以下であると、媒体ノイズをより低減することが可能となる。5nm未満であると、十分な磁気特性、着磁効果を得られない傾向があり、50nmを超えると非磁性層を用いずに硬磁性層上に直接軟磁性層を形成した場合でも十分な着磁効果が得られ、媒体ノイズも大きくなる傾向がある。 The thickness of the in-plane hard magnetic layer is preferably 50 nm or less, more preferably 5 nm to 50 nm, and still more preferably 10 nm to 40 nm. When the thickness of the in-plane hard magnetic layer is 50 nm or less, the medium noise can be further reduced. If the thickness is less than 5 nm, sufficient magnetic properties and magnetization effects tend not to be obtained. If the thickness exceeds 50 nm, sufficient magnetization can be achieved even when a soft magnetic layer is formed directly on the hard magnetic layer without using a nonmagnetic layer. Magnetic effect can be obtained and medium noise tends to increase.
一方、面内軟磁性層の厚さは好ましくは20nm以上さらに好ましくは20nmないし500nm、さらにまた好ましくは50nmないし400nmである。面内軟磁性層の厚さが500nmを超えると、スパッタリングの際にダストが発生しやすくなり,磁気記録媒体表面の凹凸が増えてヘッドの浮上量を下げることが困難になる傾向があり、着磁外れをより抑制することが可能となる。20nm未満であると、軟磁性層に相当する部分の保磁力が増加し、十分な軟磁気特性を示さなくなる傾向がある。 On the other hand, the thickness of the in-plane soft magnetic layer is preferably 20 nm or more, more preferably 20 nm to 500 nm, and still more preferably 50 nm to 400 nm. If the thickness of the in-plane soft magnetic layer exceeds 500 nm, dust is likely to be generated during sputtering, and irregularities on the surface of the magnetic recording medium increase, making it difficult to reduce the flying height of the head. It is possible to further suppress demagnetization. When the thickness is less than 20 nm, the coercive force of the portion corresponding to the soft magnetic layer increases, and there is a tendency that sufficient soft magnetic properties are not exhibited.
面内硬磁性層としては、例えばCo、Cr、およびPtを主成分とする合金、SmCo等の希土類磁性合金を使用することが出来る。 As the in-plane hard magnetic layer, for example, an alloy mainly containing Co, Cr, and Pt, or a rare earth magnetic alloy such as SmCo can be used.
面内硬磁性層は、さらにパラジウム、ルテニウム、及びロジウムからなる群から選択される少なくとも1種を含み得る。 The in-plane hard magnetic layer may further include at least one selected from the group consisting of palladium, ruthenium, and rhodium.
面内軟磁性層としては、例えばCoZrNb、FeTaC,FeZrN,FeSi合金,FeAl合金,パーマロイなどのFeNi合金,パーメンジュールなどのFeCo系合金,パーミンバーなどのFeCoNi合金,NiCo合金,センダスト,MnZn系フェライト,NiZn系フェライト,MgZn系フェライト,MgMn系フェライト,FeAlGa,FeCuNbSiB,FeGaGe,FeGeSi,FeNiPb,FeRuGaSi,FeSiB,FeSiC,FeZrB,FeZrBCu,CoFeSiB,CoTi,CoZrTa,等の高透磁率を有する軟磁性材料が使用できる。 Examples of the in-plane soft magnetic layer include CoZrNb, FeTaC, FeZrN, FeSi alloy, FeAl alloy, FeNi alloy such as permalloy, FeCo alloy such as permendur, FeCoNi alloy such as permin bar, NiCo alloy, Sendust, MnZn ferrite , NiZn-based ferrite, MgZn-based ferrite, MgMn-based ferrite, FeAlGa, FeCuNbSiB, FeGaGe, FeGeSi, FeNiPb, FeRuGaSi, FeSiB, FeSiC, FeZrB, FeZrBCu, CoFeSiB, CoTi, CoZrTa, etc. Can be used.
垂直磁気記録層としては、例えば垂直磁気記録層としては,面内磁気記録媒体と同様のCo、CrおよびPtを主成分とする合金の他,例えばCoCr系合金,CoPt系合金, CoPtO、CoPtCrO、CoPtB、CoPtCrB、およびPt、Pd、Rh、及びRuからなる群より選択された少なくとも一種を主成分とする合金とCoとの多層構造,さらにこれらにCr、B及びOを添加したCoCr/PtCr、CoB/PdB、CoO/RhOなどを使用することができる。 As the perpendicular magnetic recording layer, for example, as the perpendicular magnetic recording layer, in addition to an alloy containing Co, Cr and Pt as main components similar to the in-plane magnetic recording medium, for example, a CoCr alloy, a CoPt alloy, CoPtO, CoPtCrO, CoPtB, CoPtCrB, and a multilayer structure of Co and an alloy mainly composed of at least one selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, and Ru, and CoCr / PtCr with Cr, B, and O added thereto, CoB / PdB, CoO / RhO, etc. can be used.
また,本発明においては,軟磁性層と垂直磁気記録層との間に,非磁性下地層を設けることができる.軟磁性層表面の結晶性は材料により異なるため,垂直磁気記録層の磁化容易軸方向が垂直方向となるように結晶配向を制御するために非磁性下地層を設けることが好ましい。この非磁性下地層を設けることにより,結晶粒径および媒体ノイズや記録分解能などの改善が必要である。 In the present invention, a nonmagnetic underlayer can be provided between the soft magnetic layer and the perpendicular magnetic recording layer.Since the crystallinity of the soft magnetic layer surface differs depending on the material, the magnetization of the perpendicular magnetic recording layer In order to control the crystal orientation so that the axial direction becomes the vertical direction, it is preferable to provide a nonmagnetic underlayer. By providing this nonmagnetic underlayer, it is necessary to improve the crystal grain size, medium noise, recording resolution, and the like.
また,磁気記録層にCo、Cr及びPtから選択される少なくとも1種を含む材料を用いた場合には,この非磁性下地層には,格子ミスマッチなどの観点から,同じくCo、Cr、及びPtを用いて非磁性となる組成の材料を用いるのが望ましい。一方,非磁性下地層としてPtを単独で用いる他、Pd、RhやRuを用いても良好な磁気特性や記録再生特性が得られる.したがって,軟磁性層と垂直磁気記録層との間に,Co、Cr、Pt、Pd、Rh及びRuからなる群より選択された少なくとも一種を主成分とする合金を用いることにより,さらなる磁気特性および記録再生特性の改善が期待できる。 Further, when a material containing at least one selected from Co, Cr and Pt is used for the magnetic recording layer, this nonmagnetic underlayer is similarly coated with Co, Cr and Pt from the viewpoint of lattice mismatch. It is desirable to use a material having a composition that becomes non-magnetic using. On the other hand, in addition to using Pt alone as the nonmagnetic underlayer, good magnetic characteristics and recording / reproducing characteristics can be obtained by using Pd, Rh, and Ru. Therefore, between the soft magnetic layer and the perpendicular magnetic recording layer, By using an alloy mainly composed of at least one selected from the group consisting of Co, Cr, Pt, Pd, Rh, and Ru, further improvement in magnetic characteristics and recording / reproducing characteristics can be expected.
さらに,非磁性下地層を形成する前に,シード層として例えばB、C、Al、Si、P、Ti、Zr、Hf、Cr、V、Nb、Ta、Ru、Rd、Pd、Pt、Cu、Ag、及びAu及びこれらと磁性金属であるFe、Co、Niとを組み合わせたNiAl、NiTaさらにそれらの酸化物,窒化物などを使用することができる。 Further, before forming the nonmagnetic underlayer, for example, B, C, Al, Si, P, Ti, Zr, Hf, Cr, V, Nb, Ta, Ru, Rd, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, and NiAl, NiTa in which these are combined with magnetic metals such as Fe, Co, and Ni, and oxides and nitrides thereof can be used.
非磁性基板としては、ガラス基板、Al系の合金基板、あるいは表面が酸化したSi単結晶基板、さらに表面にNiPなどのメッキが施されたこれらの基板等を使用することが出来る。 As the non-magnetic substrate, a glass substrate, an Al-based alloy substrate, a Si single crystal substrate having an oxidized surface, or a substrate having a surface plated with NiP or the like can be used.
また、各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。 Further, although only the sputtering method is taken up as a film forming method for each layer, a similar effect can be obtained by a vacuum evaporation method or the like.
また、本発明の第6の観点によれば、上記第1ないし第5の観点のいずれかにかかる垂直磁気記録媒体と、垂直磁気記録媒体を支持及び回転駆動する駆動機構と、垂直磁気記録媒体に対して情報の記録を行うための素子、及び記録された情報の再生を行うための素子を有する磁気ヘッドと、磁気ヘッドを垂直磁気記録媒体に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリとを有する磁気記録再生装置が提供される。 According to a sixth aspect of the present invention, the perpendicular magnetic recording medium according to any one of the first to fifth aspects, a drive mechanism for supporting and rotating the perpendicular magnetic recording medium, and the perpendicular magnetic recording medium A magnetic head having an element for recording information, an element for reproducing recorded information, and a carriage assembly that movably supports the magnetic head with respect to a perpendicular magnetic recording medium. A magnetic recording / reproducing apparatus is provided.
図2に、本発明の磁気記録再生装置の構成の一例を一部分解した斜視図を示す。 FIG. 2 is a partially exploded perspective view showing an example of the configuration of the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention.
図示するように、本発明に係る情報を記録するための剛構成の磁気ディスク121はスピンドル122に装着されており、図示しないスピンドルモータによって一定回転数で回転駆動される。磁気ディスク121にアクセスして情報の記録行う単磁極型記録ヘッド及び情報の再生を行うためのMRヘッドを搭載したスライダー123は、薄板状の板ばねからなるサスペンション124の先端に取付けられている。サスペンション124は図示しない駆動コイルを保持するボビン部等を有するアーム125の一端側に接続されている。
As shown in the figure, a rigid
アーム125の他端側には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ126が設けられている。ボイスコイルモータ126は、アーム125のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、それを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークにより構成される磁気回路とから構成されている。
On the other end side of the
アーム125は、固定軸127の上下2カ所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ126によって回転揺動駆動される。すなわち、磁気ディスク121上におけるスライダー123の位置は、ボイスコイルモータ126によって制御される。なお、図2中、128は蓋体を示している。
The
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
実施例1
非磁性基板1として、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意した。
Example 1
As the
この非磁性基板を200℃まで加熱し、その上に、ガス圧0.6PaのAr雰囲気中で、DCマグネトロンスパッタリングにより、以下の各層を順に形成した。 The nonmagnetic substrate was heated to 200 ° C., and the following layers were formed in this order by DC magnetron sputtering in an Ar atmosphere with a gas pressure of 0.6 Pa.
非磁性基板上に、まず、非磁性下地層として厚さ40nmのCrMo合金を形成した。その上に厚さ50nmのCo−22at.%Cr−13at.%Pt硬磁性層を順次積層することにより、面内硬磁性層を形成した。 First, a CrMo alloy having a thickness of 40 nm was formed as a nonmagnetic underlayer on the nonmagnetic substrate. On top of this, Co-22 at. % Cr-13 at. An in-plane hard magnetic layer was formed by sequentially laminating% Pt hard magnetic layers.
その後、面内硬磁性層上に非磁性中間層として厚さ0.7nmのRu層を形成した。 Thereafter, a 0.7 nm thick Ru layer was formed as a nonmagnetic intermediate layer on the in-plane hard magnetic layer.
さらに、Ru層上に、その上に面内軟磁性層として厚さ120nmのCo−5at.%Zr−10at.%Nb合金を形成した。 Further, on the Ru layer, a Co-5 at. % Zr-10 at. A% Nb alloy was formed.
面内軟磁性層上に、非磁性下地層として、非磁性となる組成のCo−37at.%Cr−8at.%Pt合金を厚さ20nm、さらに垂直磁気記録層として、Co−20at.%Cr−10at.%Pt−2at.%B合金を厚さ30nm、順次形成し,その上に、保護層として7nmのCを形成し、垂直磁気記録媒体を得た。 On the in-plane soft magnetic layer, a Co-37 at. % Cr-8 at. % Pt alloy with a thickness of 20 nm and a perpendicular magnetic recording layer of Co-20 at. % Cr-10 at. % Pt-2at. % B alloy was successively formed with a thickness of 30 nm, and 7 nm of C was formed thereon as a protective layer to obtain a perpendicular magnetic recording medium.
得られた垂直磁気記録媒体の構成を表す断面図を図3に示す。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the obtained perpendicular magnetic recording medium.
図示するように、この垂直磁気記録媒体は、非磁性基板1上に、非磁性下地層6、面内硬磁性層7、非磁性中間層8、面内軟磁性層9、非磁性下地層10、垂直磁気記録層11、及び保護層12を順に積層した構成を有する。
As shown in the figure, this perpendicular magnetic recording medium has a
このように、真空チャンバー内で連続して製膜した垂直磁気記録媒体を大気中に取り出した後、専用に作製した電磁石による着磁装置を用いて、円板上基板の半径方向外向きに15kOeの磁界を印加し、面内硬磁性層の半径方向への着磁を行った。以下の垂直磁気記録媒体については,特に断らない限り全て着磁操作を行っているものとする。 In this way, after the perpendicular magnetic recording medium continuously formed in the vacuum chamber is taken out into the atmosphere, the magnetized device using a specially produced electromagnet is used to outwardly protrude 15 kOe in the radial direction of the substrate on the disk. The in-plane hard magnetic layer was magnetized in the radial direction. The following perpendicular magnetic recording media are all magnetized unless otherwise specified.
このようにして作製した垂直磁気記録媒体について,スピンスタンドを用いて記録再生特性の評価を行った。記録再生用のヘッドには、再生素子として磁気抵抗効果を利用した単磁極ヘッドを用い、再生信号出力Sは線記録密度50kFCI、媒体雑音に対する再生信号出力の比(S/Nm)は、線記録密度400kFCIにて測定を行った。 The recording / reproducing characteristics of the perpendicular magnetic recording medium thus manufactured were evaluated using a spin stand. As a recording / reproducing head, a single-pole head using a magnetoresistive effect is used as a reproducing element, a reproducing signal output S is a linear recording density of 50 kFCI, and a ratio of reproducing signal output to medium noise (S / Nm) is linear recording. Measurement was performed at a density of 400 kFCI.
その結果,ディスク全面においてスパイク状雑音は全く観測されず、S/Nmは22dBという良好な値が得られた。 As a result, no spike noise was observed on the entire surface of the disk, and a good S / Nm value of 22 dB was obtained.
なお、製膜後、上述のような着磁を行う前の状態で、同様に記録再生特性の評価を行ったところ、再生信号と同程度の大きさのスパイク状雑音が複数観測された。このことから、着磁操作を行うことにより、面内硬磁性層は実際に基板の半径方向に一様に磁化され、磁壁の形成が抑制されたことが分かった。 When the recording / reproduction characteristics were similarly evaluated after the film formation and before the above-described magnetization, a plurality of spike noises having the same magnitude as the reproduction signal were observed. From this, it was found that by performing the magnetization operation, the in-plane hard magnetic layer was actually magnetized uniformly in the radial direction of the substrate, and the formation of the domain wall was suppressed.
この垂直磁気記録媒体を磁気記録再生装置(HDD)内に組み込み,記録再生動作を行った後、HDD内から媒体を取り出した。再び、スピンスタンドを用いて、記録再生動作後の記録再生特性の評価を行った。 This perpendicular magnetic recording medium was incorporated in a magnetic recording / reproducing apparatus (HDD), and after performing a recording / reproducing operation, the medium was taken out from the HDD. Again, using a spin stand, the recording / reproducing characteristics after the recording / reproducing operation were evaluated.
その結果、実施例1の媒体では記録再生動作前と同様にスパイク状雑音は全く観測されず、その他の記録再生特性の劣化も特に観測されなかった。このことから、実施例1においては、HDD内のVCMからの漏洩磁束による着磁外れが発生しなかったものと推定される。 As a result, in the medium of Example 1, no spike noise was observed as in the case before the recording / reproducing operation, and no other deterioration of the recording / reproducing characteristics was particularly observed. From this, in Example 1, it is presumed that no demagnetization due to leakage magnetic flux from the VCM in the HDD occurred.
比較例1
面内硬磁性層及び面内軟磁性層間に非磁性中間層を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして垂直磁気記録媒体を得た。得られた垂直磁気記録媒体について実施例1と同様にして、着磁前、及び記録再生動作前後の記録再生特性の評価を行った。
Comparative Example 1
A perpendicular magnetic recording medium was obtained in the same manner as in Example 1 except that the nonmagnetic intermediate layer was not formed between the in-plane hard magnetic layer and the in-plane soft magnetic layer. For the obtained perpendicular magnetic recording medium, the recording / reproducing characteristics before magnetization and before and after the recording / reproducing operation were evaluated in the same manner as in Example 1.
その結果、記録再生動作前には、ディスク全面においてスパイク状雑音は全く観測されず、S/Nmは22dBという良好な値が得られた。 As a result, no spike noise was observed on the entire disk surface before the recording / reproducing operation, and a good value of S / Nm of 22 dB was obtained.
第5の観点にかかる発明では、酸化層を設けることにより、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合を適度に弱めて、媒体ノイズを増加させることなく、外部磁界による着磁外れを抑制することが出来る。 In the invention according to the fifth aspect, by providing the oxide layer, it is possible to moderately weaken the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer, and to suppress demagnetization due to an external magnetic field without increasing the medium noise. I can do it.
記録再生動作後の磁気記録媒体では、ディスクの外周部分で再生信号と同程度の大きさのスパイク状雑音が複数観測されるようになるという変化が見られた。このことから、比較例1においては、HDD内のVCMからの漏洩磁束により、ディスクの外周部分での着磁外れが発生したものと推定された。 In the magnetic recording medium after the recording / reproducing operation, a change was observed in which a plurality of spike noises having the same magnitude as the reproduced signal were observed at the outer peripheral portion of the disk. From this, it was presumed that in Comparative Example 1, the magnetization loss occurred at the outer peripheral portion of the disk due to the leakage magnetic flux from the VCM in the HDD.
上述のように、ディスク外周部分におけるスパイク状雑音が、比較例1では観測され、実施例1では観測されなかったことから、面内硬磁性層−面内軟磁性層間にRu非磁性中間層を形成することは、垂直磁気記録媒体のスパイク状雑音の抑制すなわち着磁外れの防止に関して効果があることが分かった。 As described above, spike-like noise at the outer periphery of the disk was observed in Comparative Example 1, but not in Example 1. Therefore, a Ru nonmagnetic intermediate layer was placed between the in-plane hard magnetic layer and the in-plane soft magnetic layer. It has been found that the formation is effective for suppressing spike-like noise of the perpendicular magnetic recording medium, that is, preventing demagnetization.
実験例1
次に、スパイク状雑音の発生の有無に関して詳細に調べるために,硬磁性層と軟磁性層の複合層の磁化状態に着目し、実験例1及び比較実験例1の媒体を作製した。
Experimental example 1
Next, in order to investigate in detail the presence or absence of the occurrence of spike noise, the media of Experimental Example 1 and Comparative Experimental Example 1 were manufactured by paying attention to the magnetization state of the composite layer of the hard magnetic layer and the soft magnetic layer.
実験例1として、CoCrPt非磁性下地層およびCoCrPtB垂直磁気記録層を作製せず,CoZrNb面内軟磁性層上に直接C保護層を形成した以外は、実施例1と同様にしてサンプルを作製した。 As Experimental Example 1, a sample was prepared in the same manner as in Example 1, except that the CoCrPt nonmagnetic underlayer and the CoCrPtB perpendicular magnetic recording layer were not produced, but the C protective layer was formed directly on the CoZrNb in-plane soft magnetic layer. .
さらに、比較実験例1として、CoCrPt非磁性下地層およびCoCrPtB垂直磁気記録層を作製せず、CoZrNb面内軟磁性層上に直接C保護層を形成した以外は,比較例1と同様のサンプルを作製した。 Further, as Comparative Experimental Example 1, a sample similar to Comparative Example 1 was prepared, except that the CoCrPt nonmagnetic underlayer and the CoCrPtB perpendicular magnetic recording layer were not produced, and the C protective layer was formed directly on the CoZrNb in-plane soft magnetic layer. Produced.
比較実験例1および実験例1のサンプルを各々HDD内に組み込み,恒温槽中で75℃に保ちながら1週間の連続運転を行った。その後、それぞれの磁気記録媒体を取り出し、光学表面分析装置(OSA)を用いて軟磁性層表面の磁化方向の観察を行った。比較実験例1および実験例1のOSA観察結果を,それぞれ図4及び図5に示す。 The samples of Comparative Experimental Example 1 and Experimental Example 1 were each incorporated in an HDD and continuously operated for 1 week while being kept at 75 ° C. in a thermostatic bath. Thereafter, each magnetic recording medium was taken out, and the magnetization direction on the surface of the soft magnetic layer was observed using an optical surface analyzer (OSA). The OSA observation results of Comparative Experimental Example 1 and Experimental Example 1 are shown in FIGS. 4 and 5, respectively.
図示するように、図4においては、サンプルの外周部分が白くなっているのに対し,図5はサンプル全面で一様な色となっていることが分かった。OSAの評価結果においては,磁化の向いている方向を特定することは困難であるが,磁化方向の異なる磁区が接している場合には色が異なって見えることから,半径方向に着磁を行っていることとスパイク状雑音の発生の有無も考慮すると,図5では当初着磁を行った状態から変化していないのに対し,図4の白く反転している部分の磁化は、半径方向から外れてしまったものと推定することができた。 As shown in FIG. 4, the outer peripheral portion of the sample is white in FIG. 4, whereas FIG. 5 shows a uniform color on the entire surface of the sample. In the OSA evaluation results, it is difficult to specify the direction in which the magnetization is directed, but when the magnetic domains with different magnetization directions are in contact, the color appears different, so magnetization is performed in the radial direction. 5 and the presence or absence of spike noise, the magnetization of the portion reversed in white in FIG. 4 does not change from the initially magnetized state in FIG. We were able to estimate that it was off.
このことから、実験例1及び比較実験例1のサンプルを磁気記録媒体と同様にHDD内に組み込んだ結果、面内硬磁性層上に面内軟磁性層が直接形成された比較実験例1では外周部分で(VCMによる)着磁外れが発生したのに対し、非磁性中間層を形成した実験例1ではその発生を抑制できていることが分かった。したがって、面内硬磁性層及び面内軟磁性層間に、非磁性中間層を形成することは、垂直磁気記録媒体の着磁外れの防止に効果があることが分かった。 Therefore, in the comparative experimental example 1 in which the in-plane soft magnetic layer was directly formed on the in-plane hard magnetic layer as a result of incorporating the samples of Experimental Example 1 and Comparative Experimental Example 1 into the HDD in the same manner as the magnetic recording medium. It was found that the out-of-magnetization (due to VCM) occurred in the outer peripheral portion, whereas the occurrence was suppressed in Experimental Example 1 in which the nonmagnetic intermediate layer was formed. Therefore, it has been found that the formation of the nonmagnetic intermediate layer between the in-plane hard magnetic layer and the in-plane soft magnetic layer is effective in preventing the perpendicular magnetic recording medium from being demagnetized.
着磁外れに関して更に詳細に調べるため、振動試料型磁力計(VSM)を用いて磁気特性の評価を行った。実験例1及び比較実験例1の垂直磁気記録媒体について,共にサンプルの中周付近を1cm2角に切り出し,VSMにより膜面内方向に磁界を印加した。このときの磁化曲線を、各々、図6に示す。 In order to investigate in more detail the out-of-magnetization, the magnetic characteristics were evaluated using a vibrating sample magnetometer (VSM). For the perpendicular magnetic recording media of Experimental Example 1 and Comparative Experimental Example 1, the sample was cut into a 1 cm 2 square around the middle periphery of the sample, and a magnetic field was applied in the in-film direction by VSM. The magnetization curves at this time are shown in FIG.
図6中、部分的に重なっているが、点線は比較実験例1を、実線は実験例1を表すグラフである。 In FIG. 6, although partially overlapping, the dotted line is a graph representing Comparative Experimental Example 1, and the solid line is a graph representing Experimental Example 1.
図6に示すように、実験例1においては,硬磁性層及び軟磁性層間に非磁性中間層が形成されていることから、これらの磁性層間の交換相互作用が弱められたために、先に軟磁性層の大半が反転した後に、硬磁性層が反転していることが分かった。これに対し、比較実験例1においては、硬磁性層上に軟磁性層が直接形成されているので、これらの層間の交換結合相互作用が強いために、両層共に徐々に反転が進んでいることがわかった。 As shown in FIG. 6, in Experimental Example 1, since the nonmagnetic intermediate layer is formed between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer, the exchange interaction between these magnetic layers was weakened, so It was found that the hard magnetic layer was inverted after the majority of the magnetic layer was inverted. On the other hand, in Comparative Experimental Example 1, since the soft magnetic layer is directly formed on the hard magnetic layer, the exchange coupling interaction between these layers is strong, so that both layers are gradually reversed. I understood it.
このときの磁化状態を説明するためのモデル図を、図7ないし図10に示す。いずれも下層が硬磁性層2、上層が軟磁性層4を示しており、太い矢印で示すような外部磁界Hを印加する前の磁化方向は,点線の矢印で示すようにHと逆方向を向いていたものとする。矢印aは媒体の半径方向を表している。
Model diagrams for explaining the magnetization state at this time are shown in FIGS. In both cases, the lower layer shows the hard
図7および図8は、それぞれ比較実験例1および実験例1の磁気記録媒体に、磁化方向とは逆向きの外部磁界Hが印加された時の軟磁性層及び硬磁性層の磁化状態を示している。また、図9及び図10は、この外部磁界を取り去った後(H=0)の比較実験例1および実験例1の磁化状態をそれぞれ示している。軟磁性層は外部磁界の影響を受けやすいことから、まず、軟磁性層の磁化が仮に90°回転する程度の外部磁界が印加されたとする。また、図7における矢印間の二重線は、交換結合相互作用が強い場合、図8における矢印間の点線は、交換結合相互作用が弱い場合を各々表す。 7 and 8 show the magnetization states of the soft magnetic layer and the hard magnetic layer when an external magnetic field H opposite to the magnetization direction is applied to the magnetic recording media of Comparative Experimental Example 1 and Experimental Example 1, respectively. ing. 9 and 10 show the magnetization states of Comparative Experimental Example 1 and Experimental Example 1 after removing the external magnetic field (H = 0), respectively. Since the soft magnetic layer is easily affected by an external magnetic field, first, it is assumed that an external magnetic field is applied so that the magnetization of the soft magnetic layer is rotated by 90 °. Further, the double line between the arrows in FIG. 7 represents a case where the exchange coupling interaction is strong, and the dotted line between the arrows in FIG. 8 represents a case where the exchange coupling interaction is weak.
このとき、比較実験例1では両磁性層間の交換結合相互作用が強いために、硬磁性層も引きずられて点線の矢印で示す元の方向から図7のように外れてしまう。その後、外部磁界を強くしていっても、基本的には軟磁性層が先に反転し、続いて強い交換結合相互作用のために硬磁性層も単独の場合よりも早く反転することになる。このような磁化反転機構であるとき,図7の状態から磁界を取り去った場合には、図9のような状態となり,磁化方向は、点線の矢印で表される元の方向には戻らないことから、着磁外れが発生することが分かる。 At this time, in Comparative Experimental Example 1, since the exchange coupling interaction between both magnetic layers is strong, the hard magnetic layer is also dragged away from the original direction indicated by the dotted arrow as shown in FIG. After that, even if the external magnetic field is strengthened, the soft magnetic layer is basically reversed first, and then the hard magnetic layer is also reversed faster than the single case due to the strong exchange coupling interaction. . In such a magnetization reversal mechanism, when the magnetic field is removed from the state of FIG. 7, the state is as shown in FIG. 9, and the magnetization direction does not return to the original direction represented by the dotted arrow. From this, it can be seen that demagnetization occurs.
実験例1では、矢印間の点線で示すように、両磁性層間の交換結合相互作用が弱められていることから、硬磁性層は軟磁性層の磁化回転に引きずられず、元の方向から動かない。しかし、その後に外部磁界をさらに強くしていった場合には、ある程度は磁気的に結合しているために、硬磁性層もいずれは軟磁性層に引き摺られて単独の場合よりも弱い磁界で反転してしまう。また、このような磁化反転機構であるとき、図8の状態から磁界を取り去った場合には,図10のように元の磁化方向に戻ることから、着磁外れが発生しないことが分かる。 In Experimental Example 1, as indicated by the dotted line between the arrows, the exchange coupling interaction between the two magnetic layers is weakened, so the hard magnetic layer is not dragged by the magnetization rotation of the soft magnetic layer and does not move from the original direction. . However, when the external magnetic field is further strengthened after that, since the magnetic coupling is performed to some extent, the hard magnetic layer is dragged by the soft magnetic layer and the magnetic field is weaker than that of the single case. It will be reversed. Further, in the case of such a magnetization reversal mechanism, when the magnetic field is removed from the state of FIG. 8, it returns to the original magnetization direction as shown in FIG.
図6に示す比較実験例1と実験例1の磁化曲線の違いは、上述のような磁化反転機構から生じているものと考えられる。つまり、一般に、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合が強い場合には比較実験例1のような磁化曲線となり,弱い場合には実験例1のような磁化曲線となるということができる。さらに、図7ないし図10で説明したような同様の考え方から、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合が強い場合には着磁外れが発生しやすく、弱い場合には着磁外れが発生しにくくなると推定することができる。 The difference between the magnetization curves of Comparative Experimental Example 1 and Experimental Example 1 shown in FIG. 6 is considered to arise from the above-described magnetization reversal mechanism. That is, in general, it can be said that when the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer is strong, it becomes a magnetization curve as in Comparative Experiment Example 1, and when it is weak, it becomes a magnetization curve as in Experiment Example 1. Further, from the same concept as described in FIGS. 7 to 10, when the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer is strong, demagnetization tends to occur, and when it is weak, demagnetization occurs. It can be estimated that it becomes difficult.
したがって、実施例1および実験例1では硬磁性層と軟磁性層の間に非磁性層を形成することにより着磁外れを防止したが,本質的には,着磁外れは比較実験例1及び2のように両磁性層間の交換結合が強い場合に生じやすく、着磁外れの防止は交換結合を弱めたことによりなされたものであると言える。よって、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合を弱めることは、垂直磁気記録媒体の着磁外れの防止に関して効果があることが分かる。 Accordingly, in Example 1 and Experimental Example 1, the non-magnetic layer was prevented by forming a nonmagnetic layer between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer. This is likely to occur when the exchange coupling between the two magnetic layers is strong as in FIG. 2, and it can be said that prevention of demagnetization is achieved by weakening the exchange coupling. Therefore, it can be seen that weakening the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer has an effect on prevention of demagnetization of the perpendicular magnetic recording medium.
一方、図6において比較実験例1と実験例1の磁化曲線の最も異なっている点は、図の上部に矢印でHcHardと示した付近である。点線で示してあるのは、おおよそ硬磁性層と軟磁性層の複合層全体の飽和磁化から硬磁性層のみの飽和磁化を引いた位置であり、この点線と各磁化曲線との交点は実質的な硬磁性(Hard Magnetic)層のみの保磁力Hcに対応すると考えられる。そのため、以下、便宜上、この値をHcHardと呼び、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合強度の目安として用いることとする。 On the other hand, in FIG. 6, the most different point between the magnetization curves of Comparative Experimental Example 1 and Experimental Example 1 is the vicinity indicated by Hc Hard at the top of the figure. The dotted line shows the position where the saturation magnetization of only the hard magnetic layer is subtracted from the saturation magnetization of the entire composite layer of the hard magnetic layer and the soft magnetic layer, and the intersection of this dotted line and each magnetization curve is substantially It is considered that it corresponds to the coercive force Hc of only a hard magnetic layer. Therefore, hereinafter, for convenience, this value will be referred to as Hc Hard and used as a measure of the exchange coupling strength between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer.
実験例1のように2つの強磁性層間に非磁性層を形成した場合には,交換相互作用の強度(絶対値)は、非磁性層厚の増加に伴って低下する。比較実験例1のように非磁性層厚が0で相互作用が最大であるとき、HcHardが最小となり、非磁性層厚が十分に厚く相互作用がないときは、HcHardが硬磁性層のみのHcの値に等しくなる。したがって、所望の強度の交換結合を得るためには,非磁性層厚に対するHcHardの変化を調べることが重要である。 When a nonmagnetic layer is formed between two ferromagnetic layers as in Experimental Example 1, the strength (absolute value) of the exchange interaction decreases with an increase in the thickness of the nonmagnetic layer. When the nonmagnetic layer thickness is 0 and the interaction is maximum as in Comparative Experimental Example 1, Hc Hard is minimized, and when the nonmagnetic layer thickness is sufficiently thick and there is no interaction, Hc Hard is only the hard magnetic layer. Is equal to the value of Hc. Therefore, in order to obtain exchange coupling with a desired strength, it is important to examine the change in Hc Hard with respect to the nonmagnetic layer thickness.
実験例2
実験例2として、非磁性中間層としてRu層をその厚さを0〜2nmの範囲で変更して形成する以外は、実験例1と同様にしてサンプルを数枚作製した。
Experimental example 2
As Experimental Example 2, several samples were produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the Ru layer was formed as a nonmagnetic intermediate layer by changing the thickness in the range of 0 to 2 nm.
得られたサンプルについてVSMによりHcHardの評価を行い,その非磁性層厚依存性を調べた結果を図12に示す。 FIG. 12 shows the result of evaluating the Hc Hard of the obtained sample by VSM and examining its nonmagnetic layer thickness dependency.
図12より、HcHardの値は,Ru層厚0nmから単調に増加して,1nmを超えたところで飽和することが分かる。通常、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、反強磁性的結合が周期的に現れることから、このHcHard値に関しても周期的な振動が期待されたが、磁化曲線の形状からも反強磁性的に結合したような状態は観察されなかったことから、実験例2で作製した媒体に関しては全て強磁性的に結合しているものと考えられる。例えば強磁性層間にRuを非磁性中間層として用いた場合には、一般に、層厚約0.8nmで反強磁性的結合が得られることが知られている。しかしながら、本実験例にかかる層厚約0.8nmのサンプルでは,強磁性的に結合していると考えられる他の層厚を有するサンプルとの違いは特には見られなかった。 From FIG. 12, it can be seen that the value of Hc Hard increases monotonously from the Ru layer thickness of 0 nm and saturates when it exceeds 1 nm. Usually, in a thin film in which a ferromagnetic transition metal and a nonmagnetic metal are multilayered, ferromagnetic and antiferromagnetic coupling appear periodically with respect to the thickness of the nonmagnetic layer. Therefore, this Hc Hard value is also periodic. Although no antiferromagnetically coupled state was observed from the shape of the magnetization curve, all the media produced in Experimental Example 2 were ferromagnetically coupled. It is thought that there is. For example, when Ru is used as a nonmagnetic intermediate layer between ferromagnetic layers, it is generally known that antiferromagnetic coupling can be obtained with a layer thickness of about 0.8 nm. However, the sample having a layer thickness of about 0.8 nm according to this experimental example was not particularly different from a sample having another layer thickness that is considered to be ferromagnetically coupled.
図12において、HcHardの飽和値は、硬磁性層のみのHcとほぼ等しい約2.8kOeであった。このため、この領域では軟磁性層からの硬磁性層への影響はほとんどないと考えられる。Ru層の厚さが1nm以上では、硬磁性層と軟磁性層とはほとんど交換結合していないことになるので、このサンプルにおいて、着磁により軟磁性層の磁化を一様に半径方向に固定するためには,Ru層厚は1nm以下であることが好ましいと判断することができる。 In FIG. 12, the saturation value of Hc Hard was about 2.8 kOe which is almost equal to Hc of only the hard magnetic layer. For this reason, it is considered that there is almost no influence on the hard magnetic layer from the soft magnetic layer in this region. When the Ru layer thickness is 1 nm or more, the hard magnetic layer and the soft magnetic layer are hardly exchange-coupled. In this sample, the magnetization of the soft magnetic layer is uniformly fixed in the radial direction by magnetization. Therefore, it can be determined that the Ru layer thickness is preferably 1 nm or less.
一方、着磁外れを抑制する効果は、非磁性層が存在すれば層厚によらず得られると考えられるので、非磁性層厚の最小値としては、1原子層程度の約0.2nmが好ましいと考えられる。ただし、実質的には、交換結合の強度は、小さいほうが着磁外れ抑制の効果は大きいので、図12のグラフのHcHardの大きさから判断してRu層厚は、さらに好ましくは0.5ないし0.9nm程度と考えられる。 On the other hand, since the effect of suppressing the demagnetization can be obtained regardless of the thickness of the nonmagnetic layer, the minimum value of the nonmagnetic layer thickness is about 0.2 nm, which is about 1 atomic layer. It is considered preferable. However, since the effect of suppressing demagnetization is greater when the strength of exchange coupling is smaller, the Ru layer thickness is more preferably 0.5 as judged from the magnitude of Hc Hard in the graph of FIG. Or about 0.9 nm.
ここで、図6の磁化曲線や,図7ないし図10のような磁化反転機構を考慮すると,HDD内のVCMによる着磁外れは、VCMの漏洩磁界が媒体の着磁方向例えば半径方向外向きと同じ向きである時は発生することはなく、逆向き例えば半径方向内向きであるときに発生しやすいことが分かる。 Here, considering the magnetization curve of FIG. 6 and the magnetization reversal mechanism as shown in FIGS. 7 to 10, the VCM in the HDD is demagnetized by the leakage magnetic field of the VCM in the magnetization direction of the medium, for example, radially outward. It can be seen that it does not occur when the direction is the same as, and is likely to occur when the direction is reverse, for example, inward in the radial direction.
上記実験例2中のうちRu層の厚さが0.5nm,0.8nmのサンプル及びRu層を形成しないサンプルについて、磁界HRと磁化回復率を調べた。 0.5nm thickness of the Ru layer of the in Experimental Example 2, the samples that do not form a sample and Ru layer of 0.8 nm, was examined with magnetic field H R magnetization recovery rate.
図11に、磁界HRと磁化回復率の定義を説明するための磁化曲線の例を表す図を示す。 Figure 11 shows a diagram illustrating an example of a magnetization curve for explaining the definition of the magnetic field H R magnetization recovery rate.
図中点Aに示すようにVSMを用いて一度飽和まで磁化させた。その後、VCMによる逆向きの漏洩磁界と同様に、残留磁化方向とは逆向きの磁界を印加し、着磁外れの発生しやすさを調べた。 As shown at point A in the figure, the magnet was once magnetized to saturation using VSM. Thereafter, similarly to the leakage magnetic field in the reverse direction by the VCM, a magnetic field in the reverse direction to the remanent magnetization direction was applied, and the ease of occurrence of demagnetization was examined.
まず、これらのサンプルに関する磁化曲線において、点Bに示すようにそのメジャーループ上の残留磁化Mrの状態にした。その後、点Cに示すように残留磁化とは逆向きの(負の)磁界HRを印加してから、点Dに示すように0に戻した場合の残留磁化値MrRを求めた。 First, in the magnetization curves relating to these samples, as shown by the point B, the state of the residual magnetization Mr on the major loop was set. Thereafter, the residual magnetization as shown in point C from the application of the reverse of the (negative) field H R, was calculated residual magnetization value Mr R when returning to 0 as shown at point D.
ここで、残留磁化値MrRをMrで除した値すなわちMrR/Mrを磁化回復率と定義する。HRに対する磁化回復率の変化を調べた。この磁化回復率では、例えば負の方向に飽和するまで磁界を印可し、磁化が全く回復しない状態すなわち完全に反転している状態の磁化回復率は−1となる。 Here, a value obtained by dividing the residual magnetization value Mr R by Mr, that is, Mr R / Mr is defined as a magnetization recovery rate. We examined the change in the magnetization recovery rate for H R. In this magnetization recovery rate, for example, a magnetic field is applied until saturation in the negative direction, and the magnetization recovery rate in a state where the magnetization is not recovered at all, that is, in a completely reversed state is -1.
残留磁化とは逆向きの(負の)磁界HRと磁化回復率との関係を表すグラフ図を図13に示す。図中、曲線103はRu層なし、曲線102,101は各々Ru層0.5nm、0.8nmの場合を示す。
The residual magnetization a graph showing the relationship between the reverse (negative) field H R and the magnetization recovery ratio in FIG. In the figure, the
図13のグラフより、どのサンプルについても、−0.2kOeまでは逆向きの磁界を印加しても残留磁界はほぼ元の値まで戻るので、明確な着磁外れは起きていないと考えられるが,それ以上逆向きの磁界HRを大きくして行くと,Ru層厚の薄い媒体ほど、早く磁化回復率が低下し、着磁外れが発生しやすいことが分かった。 From the graph of FIG. 13, it can be considered that no demagnetization has occurred in any sample because the residual magnetic field returns almost to the original value even when a reverse magnetic field is applied up to −0.2 kOe. , and the magnetic field H R of more reverse direction is increased, the thinner the medium of the Ru layer thickness, fast magnetization recovery rate is lowered, pinning failure was found to be likely to occur.
なお、図12に示すように、Ru層厚は、1nmを超えてしまうと、図5から分かるように硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合はほとんど働いていないために、十分な着磁を行うことが困難となり、軟磁性層の磁化を安定に一方向に向け難い。 As shown in FIG. 12, when the Ru layer thickness exceeds 1 nm, exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer hardly works as can be seen from FIG. It is difficult to carry out, and it is difficult to stably direct the magnetization of the soft magnetic layer in one direction.
上述のように、実験例2より、硬磁性層及び軟磁性層間に、十分な着磁が可能な範囲内でより厚い非磁性中間層を形成することは、垂直磁気記録媒体の着磁外れの抑制に関して効果があることが分かった。 As described above, from Experimental Example 2, the formation of a thicker nonmagnetic intermediate layer within a range in which sufficient magnetization can be performed between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer is an effect of demagnetization of the perpendicular magnetic recording medium. It turned out to be effective in terms of suppression.
また、Ruに関しては十分な着磁を行える層厚は好ましくは約0〜約0.9nmと推定され、着磁強度と磁化回復率の両立からさらに好ましいRu層厚は約0.5nm〜約0.9nmと考えられる。 Further, regarding Ru, the layer thickness capable of sufficient magnetization is preferably estimated to be about 0 to about 0.9 nm, and the more preferable Ru layer thickness is about 0.5 nm to about 0 from the viewpoint of both magnetization strength and magnetization recovery rate. .9 nm.
なお,以上の結果から,交換相互作用の強度を低減するほど着磁外れを抑制し、磁化回復率を高めることができることは明らかである。交換結合相互作用の大きさの低下に伴って、HcHardが増加することから、磁化回復率とHcHardとは相関があり、磁化回復率を高めて着磁外れを発生しにくくするためには、HcHardをより大きくすれば良いということが分かった。 From the above results, it is clear that as the strength of the exchange interaction is reduced, the demagnetization can be suppressed and the magnetization recovery rate can be increased. Since the Hc Hard increases as the magnitude of the exchange coupling interaction decreases, there is a correlation between the magnetization recovery rate and Hc Hard, and in order to increase the magnetization recovery rate and make it difficult to cause demagnetization. , Hc Hard was found to be larger.
例えば硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合を低減する手段の1つが,両磁性層間に非磁性中間層を形成することであれば,HcHardの非磁性層厚依存性を調べることにより,着磁効果と着磁外れ耐性が両立する好ましい非磁性層厚をおおよそ決定することができる。 For example, if one of the means for reducing the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer is to form a nonmagnetic intermediate layer between the two magnetic layers, it is determined by examining the dependence of Hc Hard on the thickness of the nonmagnetic layer. A preferable nonmagnetic layer thickness that achieves both a magnetic effect and resistance to demagnetization can be roughly determined.
実験例3及び比較実験例2
実験例3として、CoCrPt硬磁性層厚を50、35、20、15nmと変化させた以外は、実験例1と同様にしてサンプルを数枚作製した。
Experimental Example 3 and Comparative Experimental Example 2
As Experimental Example 3, several samples were produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the CoCrPt hard magnetic layer thickness was changed to 50, 35, 20, and 15 nm.
また、比較実験例2として,CoCrPt硬磁性層厚を50,35,20nmと変化させる以外は、比較実験例1と同様にして、サンプルを数枚作製した。 In Comparative Experiment Example 2, several samples were produced in the same manner as Comparative Experiment Example 1 except that the CoCrPt hard magnetic layer thickness was changed to 50, 35, and 20 nm.
実験例3及び比較実験例2のサンプルについて、VSMによりHRに対する磁化回復率の変化を調べた結果を,それぞれ図14および図15に示す。なお、図15中、曲線104,105,106は、各々、CoCrPt硬磁性層厚が20nm,35nm,50nmの場合を示す。図14中、曲線107,108,109は、各々、CoCrPt硬磁性層厚が15nm,20nm,35nm,50nmの場合を示す。 The samples of Example 3 and Comparative Example 2, the results of examining the change in the magnetization recovery rate for H R by VSM, respectively shown in FIGS. 14 and 15. In FIG. 15, curves 104, 105, and 106 indicate cases where the CoCrPt hard magnetic layer thicknesses are 20 nm, 35 nm, and 50 nm, respectively. In FIG. 14, curves 107, 108, and 109 indicate cases where the CoCrPt hard magnetic layer thicknesses are 15 nm, 20 nm, 35 nm, and 50 nm, respectively.
図15から、比較実験例2においては、硬磁性層厚を薄くするに従って、磁化回復率が低下して、着磁外れ耐性が低下し、20nmでは着磁の効果さえ十分に得られなくなっていることが分かった。これに対し、図14に記載されているように、実験例3においては,硬磁性層厚を15nmまで薄くしたところで磁化回復率が大きく低下してしまっているが、20nmの媒体においてさえ、比較例3における50nmの媒体よりも大きなHRまで高い磁化回復率を維持できることが分かった。 From FIG. 15, in Comparative Experimental Example 2, as the thickness of the hard magnetic layer is decreased, the magnetization recovery rate is decreased, the resistance to demagnetization is decreased, and even the magnetization effect cannot be sufficiently obtained at 20 nm. I understood that. On the other hand, as shown in FIG. 14, in Experimental Example 3, the magnetization recovery rate is greatly reduced when the thickness of the hard magnetic layer is reduced to 15 nm. than 50nm of the medium in example 3 were found to be maintained high magnetization recovery rate to large H R.
なお、使用したCoCrPt硬磁性層は、層厚が20nm以下になると面内保磁力及び面内角型比などの磁気特性が明らかに低下することが分かっている。実験例3の硬磁性層厚15nmにおける磁化回復率の低下は、これに起因したものであり、層厚が10nm以下でも磁気特性が良好な硬磁性層を用いれば,図14のような磁化回復率の劣化は防げるものと推定される。このようなことから、実験例3においては、高い回復率を維持できる硬磁性層厚の最小値は20nmとなっているけれども、硬磁性層の特性を考慮することにより、10nm以下までの薄膜化は十分に可能である。
It has been found that the CoCrPt hard magnetic layer used has magnetic properties such as in-plane coercivity and in-plane squareness ratio that are clearly reduced when the layer thickness is 20 nm or less. The decrease in the magnetization recovery rate at 15 nm of the hard magnetic layer thickness in Experimental Example 3 is attributed to this, and if a hard magnetic layer having good magnetic properties even when the layer thickness is 10 nm or less is used, the magnetization recovery as shown in FIG. It is estimated that the rate deterioration can be prevented. For this reason, in
したがって、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合を、非磁性中間層例えばRu層を設けることなどによって低減することは、硬磁性層の薄膜化と磁化回復率の改善による着磁外れの防止とを両立させる効果があることが分かる。 Therefore, reducing the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer by providing a nonmagnetic intermediate layer such as a Ru layer can prevent demagnetization by reducing the thickness of the hard magnetic layer and improving the magnetization recovery rate. It can be seen that there is an effect of achieving both.
比較例2
比較例2として、CoCrPt硬磁性層厚を50、35、及び20nmと変化させた以外は比較例1と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
Comparative Example 2
As Comparative Example 2, a perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as Comparative Example 1 except that the CoCrPt hard magnetic layer thickness was changed to 50, 35, and 20 nm.
得られた磁気記録媒体について,スピンスタンドを用いて記録再生特性の評価を行ったところ、CoCrPt硬磁性層厚が50および35nmの媒体ではスパイク状雑音は観測されなかった。しかしながら、硬磁性層厚の最も薄い20nmの媒体ではスパイク状雑音が複数観測された。これは、十分な着磁効果が得られていないためと考えられ、そのため記録再生特性を十分に評価することができなかった。一方、硬磁性層厚が50および35nmの媒体のS/Nmは、それぞれ22および24dBとなり比較例1と同等かそれ以上の良好な値を示した。したがって,硬磁性層厚をある程度低減することは、垂直磁気記録媒体の媒体雑音の改善に関して効果があることが分かった。 When the recording / reproduction characteristics of the obtained magnetic recording medium were evaluated using a spin stand, spike-like noise was not observed in the media having CoCrPt hard magnetic layer thicknesses of 50 and 35 nm. However, a plurality of spike noises were observed in the 20 nm medium with the thin hard magnetic layer. This is considered to be because a sufficient magnetization effect was not obtained, and therefore the recording / reproducing characteristics could not be sufficiently evaluated. On the other hand, the S / Nm of the medium having a hard magnetic layer thickness of 50 and 35 nm was 22 and 24 dB, respectively, which was equal to or better than that of Comparative Example 1. Therefore, it has been found that reducing the hard magnetic layer thickness to some extent is effective in improving the medium noise of the perpendicular magnetic recording medium.
この比較例2の垂直磁気記録媒体をHDD内に組み込み、記録再生動作を行った後にHDD内から媒体を取り出し、再びスピンスタンドを用いて記録再生特性の評価を行った。その結果、どのディスクも、その外周部分で再生信号と同程度の大きさのスパイク状雑音が複数観測されるようになるという変化が見られた。このことから、比較例2においては,硬磁性層厚に依らずHDD内のVCMからの漏洩磁束により、ディスクの外周部分での着磁外れが発生したものと推定された。 The perpendicular magnetic recording medium of Comparative Example 2 was incorporated in the HDD, and after performing the recording / reproducing operation, the medium was taken out from the HDD, and the recording / reproducing characteristics were evaluated again using a spin stand. As a result, a change was observed in which a plurality of spike-like noises having the same magnitude as the reproduced signal were observed on the outer periphery of every disk. From this, it was presumed that in Comparative Example 2, the magnetization was lost at the outer peripheral portion of the disk due to the leakage magnetic flux from the VCM in the HDD regardless of the thickness of the hard magnetic layer.
実施例2
実施例2として、CoCrPt硬磁性層厚を50、35、20及び15nmと変化させた以外は、実施例1と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。得られた磁気記録媒体について、スピンスタンドを用いて記録再生特性の評価を行ったところ、CoCrPt硬磁性層厚が50、35、及び20nmの媒体ではスパイク状雑音は観測されなかったのに対し、硬磁性層厚の最も薄い15nmの媒体ではスパイク状雑音が多少観測された。これは、実験例3に示すように、使用した硬磁性膜の磁気特性によるもので、着磁外れが発生しやすくなっていたためと考えられ、そのため記録再生特性を十分に評価することができなかった。一方、硬磁性層厚が50,35,および20nmの媒体のS/Nmはそれぞれ22,24,および26dBとなり実施例1と同等かそれ以上の良好な値を示した。したがって、硬磁性層厚をある程度低減することは、垂直磁気記録媒体の媒体雑音の改善に関して効果があることが分かった。
Example 2
As Example 2, a perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the CoCrPt hard magnetic layer was changed to 50, 35, 20 and 15 nm. When the recording / reproduction characteristics of the obtained magnetic recording medium were evaluated using a spin stand, spike-like noise was not observed in the media with CoCrPt hard magnetic layer thicknesses of 50, 35, and 20 nm. Some spike-like noise was observed in the medium with the thinnest hard magnetic layer having a thickness of 15 nm. This is due to the magnetic characteristics of the hard magnetic film used, as shown in Experimental Example 3, and is thought to be due to the occurrence of demagnetization. Therefore, the recording / reproducing characteristics cannot be fully evaluated. It was. On the other hand, the S / Nm of the medium having a hard magnetic layer thickness of 50, 35, and 20 nm was 22, 24, and 26 dB, respectively, which were as good as or better than Example 1. Therefore, it has been found that reducing the hard magnetic layer thickness to some extent is effective in improving the medium noise of the perpendicular magnetic recording medium.
この垂直磁気記録媒体を各々HDD内に組み込み、記録再生動作を行った後にHDD内から媒体を取り出し、再びスピンスタンドを用いて記録再生特性の評価を行った。その結果,実施例5の媒体では硬磁性層厚15nmの媒体を除き、記録再生動作前と同様にスパイク状雑音は全く観測されず、その他の記録再生特性の劣化も特には観測されなかった。このことから,実施例5の硬磁性層厚15nm以外の媒体においては、HDD内のVCMからの漏洩磁束による着磁外れが発生しなかったものと推定される。 Each of the perpendicular magnetic recording media was incorporated in the HDD, and after performing the recording / reproducing operation, the medium was taken out from the HDD, and the recording / reproducing characteristics were evaluated again using a spin stand. As a result, in the medium of Example 5, except for the medium having a hard magnetic layer thickness of 15 nm, no spike noise was observed as in the case before the recording / reproducing operation, and no other deterioration of the recording / reproducing characteristics was observed. From this, it is presumed that the medium other than the hard magnetic layer thickness of 15 nm in Example 5 did not cause demagnetization due to the leakage magnetic flux from the VCM in the HDD.
したがって、硬磁性層厚が50〜20nmの媒体については、比較例2ではスパイク状雑音が観測され、着磁外れが発生していたが、実施例2では観測されなかったことから、硬磁性層及び軟磁性層間の交換結合を低減して着磁外れ耐性を改善しつつ、硬磁性層の薄膜化を図ることは、垂直磁気記録媒体のスパイク状雑音を抑制して着磁外れを防止することに関して効果があることが分かった。 Therefore, for the medium having a hard magnetic layer thickness of 50 to 20 nm, spike-like noise was observed in Comparative Example 2 and demagnetization occurred, but this was not observed in Example 2. In addition, reducing the exchange coupling between the soft magnetic layers and improving the resistance to demagnetization, while reducing the thickness of the hard magnetic layer suppresses spike noise in the perpendicular magnetic recording medium and prevents the demagnetization. It turned out to be effective.
実験例4
CoZrNb軟磁性層厚を20nmとした以外は、実験例1と同様にしてサンプルを作製した。得られたサンプルについて、VSMを用いて膜面内方向の磁化曲線を測定した結果を図16に示す。図6の磁化曲線と比較すると,先に軟磁性層の大半が反転した後に硬磁性層が反転している点では基本的に同様であるが、軟磁性層に相当する部分の保磁力が増加し、十分な軟磁気特性を示さなくなっていることが分かった。
Experimental Example 4
A sample was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the thickness of the CoZrNb soft magnetic layer was 20 nm. FIG. 16 shows the result of measuring the magnetization curve in the in-plane direction of the obtained sample using VSM. Compared with the magnetization curve of FIG. 6, it is basically the same in that the hard magnetic layer is reversed after the majority of the soft magnetic layer is reversed first, but the coercive force of the portion corresponding to the soft magnetic layer is increased. As a result, it was found that sufficient soft magnetic properties were not exhibited.
実施例3及び実験例5
Ru非磁性中間層の代わりにV,Cr,Cu,MoおよびRhを各々使用する以外は,実施例1および2と同様の垂直磁気記録媒体、実験例1ないし4と同様のサンプルを作製し、同様の実験を行ったところ、ほぼ同様の結果が得られた。但し、HcHardの非磁性層厚依存性については、どの媒体についても非磁性層厚が0.6〜0.7nm付近と,Ruの場合よりも薄い層厚でHcHardが飽和するという結果が得られた。
Example 3 and Experimental Example 5
A perpendicular magnetic recording medium similar to Examples 1 and 2 and samples similar to Experimental Examples 1 to 4 were prepared except that V, Cr, Cu, Mo and Rh were used instead of the Ru nonmagnetic intermediate layer, respectively. When the same experiment was conducted, almost the same result was obtained. However, the non-magnetic layer thickness dependency of Hc Hard, and near 0.6~0.7nm nonmagnetic layer thickness also is for any medium, the result that Hc Hard is saturated with a thin layer thickness than in the case of Ru Obtained.
このため、一般に、着磁効果と着磁外れ耐性が両立する非磁性中間層厚の範囲は0.3〜0.5nmが好ましいと考えられる。 For this reason, it is generally considered that the range of the thickness of the nonmagnetic intermediate layer in which the magnetization effect and the resistance to demagnetization are compatible is preferably 0.3 to 0.5 nm.
実施例4及び実験例6
Ru非磁性中間層にCoを添加してCoRu合金中間層とした以外は、実施例1及び2と実験例1ないし4と同様の垂直磁気記録媒体を作製して同様の実験を行ったところ、ほぼ同様の結果が得られた。
Example 4 and Experimental Example 6
Except that Co was added to the Ru nonmagnetic intermediate layer to obtain a CoRu alloy intermediate layer, perpendicular magnetic recording media similar to those in Examples 1 and 2 and Experimental Examples 1 to 4 were manufactured and the same experiment was performed. Almost similar results were obtained.
但し、非磁性となるCo−40at.%Ruについて、HcHardのCoCr合金層厚依存性を調べたところ、CoCr合金層厚がRuの場合よりも厚い5nm付近でHcHardが飽和するという結果が得られた。着磁強度と磁化回復率との両立から、好ましいCo含有合金非磁性中間層の厚さは、1ないし5nmと考えられる。 However, Co-40 at. As a result of investigating the dependence of Hc Hard on the CoCr alloy layer thickness for% Ru, it was found that Hc Hard saturates in the vicinity of 5 nm where the CoCr alloy layer thickness is thicker than in the case of Ru. In view of both the magnetization strength and the magnetization recovery rate, the preferable thickness of the Co-containing alloy nonmagnetic intermediate layer is considered to be 1 to 5 nm.
さらに、Coの組成を増加して飽和磁化10ないし60emu/cm3の弱い磁性を与えたところ、Coの増加すなわち飽和磁化の増加に伴って、飽和する層厚がさらに増加する傾向が見られたが、基本的な傾向は変わりなく、着磁効果と着磁外れ耐性の両立は十分に可能であった。 Furthermore, when the composition of Co was increased to give a weak magnetism of saturation magnetization of 10 to 60 emu / cm 3 , the saturation layer thickness tended to increase further as Co increased, that is, the saturation magnetization increased. However, the basic tendency has not changed, and it has been possible to achieve both the magnetization effect and the resistance to demagnetization.
実施例5及び実験例7
Ru非磁性中間層の代わりに、CoCr合金中間層を用いた以外は、実施例1及び2と実験例1ないし4と同様の垂直磁気記録媒体を作製して同様の実験を行ったところ、ほぼ同様の結果が得られた。
Example 5 and Experimental Example 7
A perpendicular magnetic recording medium similar to that in Examples 1 and 2 and Experimental Examples 1 to 4 was produced and the same experiment was performed except that a CoCr alloy intermediate layer was used instead of the Ru nonmagnetic intermediate layer. Similar results were obtained.
但し、非磁性となるCo−40at.%Crについて、HcHardのCoCr合金層厚依存性を調べたところ、CoCr合金層厚がRuの場合よりも厚い5nm付近でHcHardが飽和するという結果が得られた。着磁強度と磁化回復率との両立から、好ましいCo含有合金非磁性中間層の厚さは、1ないし5nmと考えられる。 However, Co-40 at. As a result of investigating the dependence of Hc Hard on the CoCr alloy layer thickness for% Cr, it was found that Hc Hard saturates in the vicinity of 5 nm, where the CoCr alloy layer thickness is thicker than in the case of Ru. In view of both the magnetization strength and the magnetization recovery rate, the preferable thickness of the Co-containing alloy nonmagnetic intermediate layer is considered to be 1 to 5 nm.
さらに、Coの組成を増加して飽和磁化10ないし60emu/cm3の弱い磁性を与えたところ、Coの増加すなわち飽和磁化の増加に伴って、飽和する層厚がさらに増加する傾向が見られたが、基本的な傾向は変わりなく、着磁効果と着磁外れ耐性の両立は十分に可能であった。 Furthermore, when the composition of Co was increased to give a weak magnetism of saturation magnetization of 10 to 60 emu / cm 3 , the saturation layer thickness tended to increase further as Co increased, that is, the saturation magnetization increased. However, the basic tendency has not changed, and it has been possible to achieve both the magnetization effect and the resistance to demagnetization.
また,さらにCoCr合金中間層にPt、B、及びTaを添加しても同様の結果が得られた。 Further, similar results were obtained even when Pt, B, and Ta were added to the CoCr alloy intermediate layer.
また,実施例で用いたCoCrPt硬磁性層の飽和磁化は約240 emu/ccであったことから,弱磁性中間層の飽和磁化は硬磁性層の4分の1以下であれば良好な特性が得られるものと考えられる。今回は,飽和磁化が60emu/cm3以上の中間層については実験を行わなかったが、飽和磁化の大きさとしては硬磁性層よりも小さければ原理的に同様の効果が得られると考えられる。 In addition, since the saturation magnetization of the CoCrPt hard magnetic layer used in the examples was about 240 emu / cc, good characteristics can be obtained if the saturation magnetization of the weak magnetic intermediate layer is less than a quarter of that of the hard magnetic layer. It is considered to be obtained. This time, no experiment was performed on an intermediate layer having a saturation magnetization of 60 emu / cm 3 or more. However, if the saturation magnetization is smaller than that of the hard magnetic layer, the same effect can be obtained in principle.
以上の結果から,中間層に非磁性材料を用いた場合よりも,多少の磁性を持たせた弱磁性材料を用いた方が最適な膜厚が厚くなることが分かった。 From the above results, it was found that the optimum film thickness was increased by using a weak magnetic material with some magnetism rather than using a nonmagnetic material for the intermediate layer.
実施例6
Ru非磁性中間層を形成する代わりに、面内硬磁性層を積層した後,チャンバー内に酸素を導入して表面を酸化させ、面内硬磁性層及び面内軟磁性層間に酸化層を形成した以外は、実施例1と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
Example 6
Instead of forming a Ru non-magnetic intermediate layer, after laminating an in-plane hard magnetic layer, oxygen is introduced into the chamber to oxidize the surface, and an oxide layer is formed between the in-plane hard magnetic layer and the in-plane soft magnetic layer. A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that.
得られた磁気記録媒体についてスピンスタンドを用いて記録再生特性の評価を行ったところ,ディスク全面においてスパイク状雑音は全く観測されず,S/Nmは22dBとなり実施例1と同等の良好な値を示した。 When the recording / reproduction characteristics of the obtained magnetic recording medium were evaluated using a spin stand, no spike noise was observed on the entire disk surface, and the S / Nm was 22 dB, which was a good value equivalent to that in Example 1. Indicated.
この垂直磁気記録媒体をHDD内に組み込み,記録再生動作を行った後にHDD内から媒体を取り出し,再びスピンスタンドを用いて記録再生特性の評価を行った。その結果、記録再生動作前と同様にスパイク状雑音は全く観測されず,その他の記録再生特性の劣化も特には観測されなかった。このことからこの磁気記録媒体においては,HDD内のVCMからの漏洩磁束による着磁外れが発生しなかったものと推定される。 This perpendicular magnetic recording medium was incorporated in the HDD, and after recording / reproducing operation, the medium was taken out from the HDD, and recording / reproducing characteristics were evaluated again using a spin stand. As a result, no spike-like noise was observed as before the recording / reproducing operation, and no other deterioration of the recording / reproducing characteristics was observed. From this, it is presumed that in this magnetic recording medium, no demagnetization due to leakage magnetic flux from the VCM in the HDD occurred.
したがって、ディスク外周部分において、着磁外れによるスパイク状雑音が、比較例1では観測され、実施例6では観測されなかったことから、面内硬磁性層−面内軟磁性層間に酸化層を形成することは,垂直磁気記録媒体の着磁外れの防止に対して効果があることが分かった。 Therefore, spike-like noise due to demagnetization was observed in the outer peripheral portion of the disk in Comparative Example 1 and not in Example 6. Therefore, an oxide layer was formed between the in-plane hard magnetic layer and the in-plane soft magnetic layer. This has been found to be effective in preventing the magnetization of the perpendicular magnetic recording medium from coming off.
1…基板、2,7…面内硬磁性層、3,8…中間層、4,9…面内軟磁性層、5,11…磁気記録層、10…非磁性下地層、12…保護層、121…磁気ディスク、122…スピンドル、123…スライダー、124…サスペンション、125…アーム、126…ボイスコイルモータ、127…固定軸
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