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CN1674101A - 磁记录介质和磁记录设备 - Google Patents

磁记录介质和磁记录设备 Download PDF

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CN1674101A
CN1674101A CNA2005100592908A CN200510059290A CN1674101A CN 1674101 A CN1674101 A CN 1674101A CN A2005100592908 A CNA2005100592908 A CN A2005100592908A CN 200510059290 A CN200510059290 A CN 200510059290A CN 1674101 A CN1674101 A CN 1674101A
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magnetic
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crystal grain
grain
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喜喜津哲
及川壮一
岩崎刚之
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Abstract

本发明涉及磁记录介质和磁记录设备。在衬底上形成一个大粒径底层，其包括选自Cu、Ni或者Rh中的至少一种，具有大于或等于50nm的较大的平均直径的晶粒，(100)晶面的取向平行于衬底表面。然后，在该底层上淀积磁记录层。带有这种结构的磁记录介质在磁性层中表现出了非常小的磁性晶粒，在高纪录密度下具有优良的重写性能和信噪比。

Description

磁记录介质和磁记录设备
相关申请
本申请基于日本专利申请(申请日2004年3月25日)No.2004-090672要求优先权，该申请的全部内容在此引为参考。
技术领域
本发明涉及磁记录介质以及装有磁记录介质的磁记录设备，尤其是具有高纪录密度的磁记录介质以及磁记录设备，比如其中装有高密度记录介质的硬盘驱动器。
背景技术
硬盘驱动器(HDD)的应用范围已经从最初的与计算机相关的应用扩展到了各种其它应用，比如家庭录像机和车载导航系统应用等，在其中用作用于记录和再现信息的磁记录系统。这种扩展是由于硬盘驱动器除了高记录容量、低成本的优势之外，还有高数据存取速度和高度的数据存储可靠性等优势。随着HDD应用范围的扩展，对具有更大记录容量的HDD的需求增加了。作为对这种需求的回应，通过提高磁记录介质的记录密度，大容量记录技术得到了发展。
随着HDD的磁记录介质的记录密度的提高，用于磁化翻转单元的记录比特(记录位)的大小和直径变得非常小。结果，对于非常小的磁化翻转单元，明显地出现由于热波动而导致的记录的信号磁化(磁化强度)以及记录和再现性能的下降现象。另外，由于记录位下降到非常小的尺寸的结果，在记录位之间的边界区出现的噪声信号变得很大，噪声对信噪比有很大的影响。为了获得更高的记录密度，一方面要求获得记录的信号磁化强度的热稳定性，另一方面要求获得在高记录密度下的低噪声特性。
为了降低磁记录介质噪声，迄今为止已经制造了尺寸更小的构成记录层的磁性晶粒。例如，广泛使用的磁记录介质的Co-Cr磁性层的磁性晶粒已经变得很小，方法是添加少量的Ta或者B(见日本专利申请公开HEI 11-154321和2003-338029)，并通过在合适的温度进行热处理来沉淀非磁性Cr(见日本专利申请公开HEI 3-235218和HEI6-259764)。最近，应用了一种方法，通过向磁性层添加氧化物比如SiOx，获得具有所谓的粒状结构的磁记录层。在粒状结构磁性层中，非磁性颗粒边界材料围住磁性晶粒(见日本专利申请公开HEI10-92637和2001-56922)。
由于这些方法不足以将磁性层的磁性晶粒变得更小，并且不足以将每一个颗粒从磁性上分开，除了上述方法之外，还应用了一种使用具有更小的粒径的底层的方法来获得更小的磁性晶粒(例如见日本专利申请公开HEI 10-92637和2000-200410)。
但是，由于底层中的晶粒较小，会出现这样的问题：降低了底层中晶粒的取向度(orientation degree)。随着晶粒取向度的下降，底层晶粒取向度的降低影响磁性晶粒，导致重写性能以及记录和再现特性的信噪比下降。
发明内容
本发明的目的是给出对上述问题的一种解决方案。本发明的目的是提供一种新颖的具有优良的重写性能和信噪比(SNR)的磁记录介质，实现较小的平均粒径，但是不降低晶粒取向度，并提供具有所述记录介质的磁记录设备。
发明人进行了各种探索工作，有了下面这些很重要的发现。这就是，当在平均直径为50nm或者以上、(100)晶面的取向平行于衬底表面的Cu、Ni、Rh或者Pt晶粒底层上形成磁记录层时，可以实现类似于底层的良好的结晶度和取向度，以及非常小的粒径。在对上述发现进行更为详细的工作之后，发明人完成了本发明。
本发明的磁记录介质包括衬底、形成在衬底上的大粒径底层、在该底层上的磁记录层、形成在该磁记录层上的保护层，所述大粒径底层包括选自Cu、Ni、Rh和Pt等的至少一种的晶粒，平均粒径dc为dc＞＝50nm，晶粒的(100)晶面取向平行于衬底表面。
所述大粒径底层的晶粒在原子级具有更宽的平坦表面是更好的。试验结果表明，晶粒的理想平均粒径是50nm或者更大，更理想的粒经是100nm或者更大。没有晶粒边界的单晶膜是最为理想的。
大粒径底层的晶粒最好具有较宽的平坦表面。理想的平均粒径是50nm或者大于50nm。100nm或者更大的平均粒径更好。最好是没有晶粒边界的单晶膜。即使膜表面不足够均一，而具有一定程度的粗糙度，当膜具有形成膜表面的大部分阶梯面时，也可以得到所述膜。
本发明很能吸引人，因为可以使用50nm或者更大的大粒径底层来获得小粒径，而不是使用过去用来获得小粒径的方法。实现小粒径的机制目前还不清楚。据认为，根据本发明的记录介质的记录和再现性能的改进好像部分地是因为，由于优良的底层结晶度，总体的膜平坦度(包括保护层)得到了提高。
另外，本发明的磁记录和再现设备包括上面所描述的磁记录介质，驱动所述磁记录介质的记录介质驱动机构，在所述磁记录介质上记录信息以及从所述磁记录介质再现信息的记录和再现磁头机构，驱动所述记录和再现磁头的磁头驱动机构，以及处理记录信号和再现信号的记录和再现信号处理系统。
本发明提供了新的手段来获得具有非常小的磁性晶粒的磁性层，以及用于高密度记录的、具有优良的重写性能和提高的信噪比的磁记录介质。
附图说明
图1简要图示了根据本发明的一个实施例的磁记录介质的剖面图；
图2简要图示了根据本发明的一个实施例，用于磁记录介质的磁性记录层的俯视图，其中图示了按照四方晶格结构的形式排列的磁性晶粒；
图3简要图示了四方晶格结构的倒易晶格的环形图案的一个例子；
图4简要图示了根据本发明的一个实施例，包括一个取向控制底层的磁性记录介质的剖视图；
图5简要图示了根据本发明的一个实施例具有中间底层的磁性记录介质的剖视图；
图6简要图示了根据本发明的一个实施例，具有软磁底层的磁性记录介质的剖视图；
图7简要图示了根据本发明的一个实施例，具有用于软磁底层的偏置层的磁性记录介质的剖视图；
图8简要图示了根据本发明的一个实施例的磁记录设备的立体图，其中图示了去除部分部件后的结构；
图9为例1的Cu平均直径和重写特性之间的关系的曲线图；
图10为例1中氧、碳、氮和硫的总ppm和重写特性之间的关系的曲线图；
图11为例1的每平方厘米的平均磁性晶粒数与SNR之间的关系的曲线图；
图12为例4的NiAl晶粒平均直径和重写特性之间的关系的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的实施例。
图1简要图示了根据本发明的一个实施例的磁记录介质的剖视图。如图1所示，在衬底11上设置从Cu、Ni、Rh和Pt中选择的至少一种的大粒径底层12a。在大粒径层12a中，将晶粒定向为使得每一个(100)晶面平行于底层的平面，晶粒的平均直径为50nm或者更大。在所述大晶粒层12a上设置磁记录层14，在该磁记录层14上形成保护层15。另外，在保护层15上形成图中未图示的润滑层。
为了促进大粒径底层12a中晶粒的生长，如果必要，可以在进行淀积之前、之中或者之后对衬底进行热处理。如果必要，热处理可以在减压气体(比如氢气)氛围中进行。在这种情况下，少量的氢吸收是允许的。
具有晶面取向到一个方向的晶粒的大粒径底层12a是理想的，因为底层增强了磁记录层的磁性颗粒取向。可以用X射线衍射方法来评估取向度。试验结果表明，当大粒径底层包括以(100)晶面取向的Cu、Rh或者Ni晶粒时，对于磁记录层获得了非常小的粒径。
为了获得更高的SNR，希望磁性晶粒具有20nm或者更小的平均粒径，更好的是磁性晶粒具有从7到2nm的平均粒径。当磁性晶粒的平均粒径大于20nm时，SNR下降得很多，当磁性晶粒的平均粒径小于2nm时，对热波动的耐久性会受到实质性的损害。对于具有双磁性层或者多磁性层的磁记录介质来说，要求无论哪一个层具有在上述范围内的平均直径。
为了增进大粒径底层的晶粒生长，希望被包含在大粒径底层中的碳、氮和硫原子的数量尽可能小。希望总量小于10000ppm，更好的是小于1000ppm。可以，例如，使用奥格(俄歇)电子扫描光谱仪(augerelectron spectroscopy(AES))或者次级离子质谱仪(SIM，secondaryion mass spectroscopy)来评估这些原子的数量。
尽管使用平均起来在粒径控制层12a的一个晶粒上形成多个晶粒的大粒径底层，仍然会在磁记录层14中形成非常小的磁性晶粒。为了获得较高的SNR，希望磁记录层14中的磁性晶粒的平均面密度的范围为1×1012粒/cm2到8×1012粒/cm2。当磁性晶粒的平均面密度小于1×1012粒/cm2时，或者当平均面密度大于8×1012粒/cm2时，SNR会下降。
发明人的试验结果表明，希望磁性晶粒的排列基本上是四方晶格的有序结构，因为这与无序排列的情况相比，记录和再现特性的噪声级别可以大大降低。图2简要图示了在本发明的一个实施例的磁记录介质的磁记录层中，磁性晶粒1为四方晶格排列的结构。
可以通过对磁记录层14的层面进行透射电子显微镜(TEM)绘图仪的图形处理和分析，来评估磁记录层14的磁性晶粒1的四方晶格结构排列。使用图像处理和分析软件，对磁性晶粒1和晶粒边界区域的图像增加对比度，获得二值图像，对该二值图像进行快速傅立叶变换，得到一个频谱。当可以识别出图3所示的图案时，基本上可以认为磁性晶粒具有四方晶格结构的排列。在实践中，可以通过寻找两种类型的周期性点或者环(其到中心的距离比是1∶1/
Figure A20051005929000091
(图3中的R1和R1/ )，来确认所述排列。可以通过对磁记录层进行低能电子衍射并分析衍射图案来进行类似的评估。
如图4所示，最好提高将大粒径底层12a中的晶粒的(100)晶面取向的取向控制底层12b设置在衬底11和大粒径底层12a之间。
对于用于取向控制底层12b的实际材料，可以使用基本上选自下述材料中的至少一种：NiAl，MnAI，MgO，NiO，TiN，Si和Ge。所述取向控制底层12b不需要设置得与大粒径底层12a直接相邻。
取向控制底层12b的晶粒最好具有(100)取向，因为在大粒径底层12a中能够获得Cu、Rh或者Ni晶粒的更高取向度。
在此例中，取向控制底层12b的晶粒最好有更大的平均直径，这是因为促进了Cu、Rh或者Ni晶粒的生长。晶粒的理想的平均直径为50nm或者更大，更理想的晶粒平均直径是100nm或者更大。最好是没有晶粒边界的单晶膜。当膜某种程度上不均匀时，只要该膜的大部分阶梯面形成膜表面，该膜就可用。
对于本发明的磁记录介质，最好是用具有粒状结构的磁记录层14。磁记录层14中的粒状结构的非磁性颗粒边界区域导致磁性晶粒之间的交换相互作用下降，从而导致SNR增大。
作为磁记录层14的材料，可以理想地使用无序合金比如Co-Cr和Co-Pt，有序合金比如Fe-Pt，Co-Pt和Fe-Pd，以及多层膜材料比如Co/Pt和Co/Pd。对于更好的耐热波动性来说，最好使用这些合金和多层膜材料，因为这些材料具有较高的晶态各向异性能。可以按照需要通过添加某些添加剂元素比如Cu、B和Cr等，来改善这些合金和多层材料的磁特性。
磁记录层14可以是双结构或者更多的多层结构。在这些结构中，如果至少一个多层是粒状的，即可获得粒状结构的优点。
如图5所示，最好还可以设置一个中间底层12c，用于控制磁记录层14的特性。
通过使用一个粒状结构层作为中间底层12c，可以改善结晶取向度。除了所述更小的平均晶粒尺寸和更小的粒径分布之外，借助于得到改善的结晶取向度，可以提高记录和再现性能。
对于体现粒状结构的中间底层12c的非磁性结晶材料，例如可以使用Pt，Pd，Ir，Ag，Cu，Ru和Rh。最好使用这些金属材料，这是因为，他表现出了与上述磁记录层14的磁性晶粒的良好晶格匹配，能够改善磁记录层14的磁性晶粒的结晶取向度。
作为构成粒状结构的晶粒边界区域的中间底层12c的材料，最好使用化合物比如氧化物、氮化物和碳化物。这些化合物适于构成晶粒边界区域，这是因为它们与形成上述磁性晶粒的材料不会形成固溶体，容易分离。作为形成所述晶粒边界区域的材料，可以使用诸如SiOx，TiOx，CrOx，AlOx，MgOx，TaOx，SiNx，TiNx，AlNx，TaNx SiCx，TiCx和TaCx等化合物。当底层总体上为非磁性时，构成所述底层的材料可以包括磁性元素。
当本发明的磁记录介质用作垂直磁记录介质时，可以在大粒径底层12a和衬底11之间设置一个软磁性底层16，如图6所示。
在上述磁记录介质中设置所述软磁性底层16，就形成了所谓的垂直双层介质。软磁性底层16完成磁头的部分功能：将来自水平通过磁记录介质的单极磁头的记录磁场产生的磁通量返回到磁头。因此，设置在磁记录介质中的软磁性底层16起到的作用是：获得具有足够幅度的、锐利的垂直磁场，提高记录和再现效率。
例如，可以使用CoZrNb，FeSiAl，FeTaC，CoTaC，NiFe，Fe，FeCoB，FeCoN和FeTaN作为所述软磁性底层16。
如图7所示，可以在软磁性层16和衬底11之间设置一个偏置层17。作为面内偏置层，可以应用硬磁膜(hard magnet film)和反铁磁膜等。在软磁性底层16中容易形成磁畴，磁畴壁产生尖峰状噪声。通过在偏置层17的径向施加一个磁场，并对设置在偏置层17上的软磁性底层施加偏置场，可以避免磁畴的形成。所述偏置层17可以是多层结构，其中精细地分散有各向异性场，以避免形成大的磁畴。
作为构成偏置层的材料，可以使用CoCrPt，CoCrPtB，CoCrPtTa，CoCrPtTaNd，CoSm，CoPt，FePt，CoPtO，CoPtCro，CoPt-SiO2，CoCrPt-SiO2和CoCrPtO-SiO2。
对于衬底11，可以使用玻璃衬底、具有氧化物表面的Al合金衬底或者Si单晶衬底、陶瓷衬底以及塑料衬底。可以使用例如镀有NiP的上述无机衬底。
可以在磁记录层14上形成保护层15。对于保护层15，可以使用碳或者类金刚石碳。作为保护层材料，还可以使用其它材料，比如SiNx，SiOx和CNx。
作为淀积上述每一层的方法，可以使用真空蒸镀方法、各种溅射方法、分子束外延附生方法、离子束蒸发方法、激光磨蚀方法以及化学蒸汽淀积方法。
图8是根据本发明的一个实施例的磁记录设备的立体图，简要图示了部分去除盖子后的结构。
在图8中，将本发明的磁盘81连接到主轴82上，由主轴马达(未图示)以恒定的转速驱动。浮动块83具有用于记录信息的记录头和再现记录的信息的MR磁头，用于访问磁盘81的表面，被连接在由薄板形的板簧构成的悬臂84的顶部。悬臂84被连接到臂85的一侧，臂85具有一个保持图中未图示的驱动线圈的线圈架。
在臂85的另一侧设置有音圈马达86(一种直线电机)。该音圈马达86由一个磁路构成，该磁路由绕在臂85的线圈架上的驱动线圈、永久磁体和相对的磁轭构成。
臂85由图中未图示的滚珠轴承支承，该滚珠轴承固定在固定轴87的上下两侧。该臂由音圈马达86驱动而成圆形地摆动。音圈马达106控制浮动块83在磁盘81上的位置。在图8中，只图示了部分盖子88。
下面描述本发明的一些例子，以进一步详细说明本发明。
(例1)
将非磁性的2.5英寸玻璃衬底置入ANELVA公司溅射设备的真空室中。
将该溅射设备的真空室抽空到1×10-6Pa或者更低压强，然后使用红外加热器将衬底加热到大约300摄氏度。将每一个衬底的温度保持在大约300摄氏度，淀积大约200nm的CoZrNb膜作为软磁性底层，然后淀积大约30nm的Cu膜作为大粒径底层，然后淀积5nm厚的Fe50Pt50膜作为磁记录层，并对每一衬底形成5nm的碳膜作为保护膜。
对于CoZrNb，Fe50Pt50和C膜的淀积，将Ar气压分别控制到0.7Pa、5Pa和0.7Pa。Cu膜的淀积在0.7Pa Ar-3％H2的氛围中进行。使用DC溅射来进行溅射淀积，使用的溅射靶材可以是CoZrNb，Fe50Pt50，Cu和C。输入到靶的功率对于CoZrNb，Fe50Pt50和C的淀积被固定在1000W，对于Cu的淀积，功率范围为100到1000W。
基本上使用相同的淀积工序制备其它的磁记录介质样品，但是取代上述Cu，分别使用Ni和Rh。使用基本上与上述相同的工序制备分别用Co50Pt50，Fe50Pd50和Co70Cr10Pt10取代Fe50Pt50作为磁记录层的样品。另外，通过改变靶的输入功率，制备分别具有各种Cu、Rh和Ni晶粒粒径的样品。
在完成这些淀积之后，使用浸涂法，对每一个制备的样品的保护层涂覆约1.3nm厚的全氟聚醚(perfluoropolyether(PFPE))润滑剂，从而完成磁记录介质样品的制造。
作为比较例，用下述工序制造传统的垂直磁记录介质。将非磁性的2.5英寸玻璃衬底置入溅射设备的真空室中。将真空室抽空到1×10-6Pa或者更低压强，然后使用红外加热器将衬底加热到大约300摄氏度。对每一个衬底淀积200nm的CoZrNb膜作为软磁性底层，10nm的Ta膜作为籽晶层，20nm的Ru膜作为底层，15nm的Co65-Cr20-Pt14-Ta1作为磁记录层，以及5nm的保护层。然后类似于上述例1涂覆润滑剂。
对于CoZrNb、Ta、Ru和CoCrPtTa膜的淀积，Ar气压分别为0.7Pa、0.7Pa、0.7Pa、5Pa和0.7Pa。溅射靶材分别是CoZrNb、Ta、Ru和Co65Cr20Pt14Ta1。用DC溅射进行淀积，输入到靶的功率被固定在1000W。
用具有400kV加速电压的透射电子显微镜(TEM)评估每一种制造出来的样品的微结构、晶粒直径和粒度分布。
用使用Cs+的SIMS(次级离子质谱法)来评估氧、碳、氮和硫含量。
使用旋转试验台来评估每一种磁记录介质的记录和再现特性(读写特性，或者说R/W特性)。所使用的磁头是0.3微米磁道宽度的单极磁头和0.2微米磁道宽度的MR磁头的组合。使用相同的测量条件：固定磁头位置离中心20mm，磁盘转速为4200rpm。作为微商电路(derivative circuit)的输出，测量微商波形的信噪比(SNRm)，作为磁记录介质的SNR的表征。所测量的信号S用作119kfci线记录密度的输出，所测量的噪声Nm是在716kfci的均方根值。另外，在用250kfci信号重写之前和之后，对于记录的119kfci信号，将OW评估为119kfci信号输出比。
表1图示了每一种磁记录介质的平均晶粒直径dMag、OW和SNR的评估结果。
(表1)
大粒径底层 磁记录层    dMag(nm)     SNR(dB)     OW(dB)
例子        1-1     Cu     FePt     5.8     16.0     38
例子        1-2     Cu     CoCrPt     5.9     16.2     39
例子        1-3     Cu     CoPt     6.0     16.0     37
例子        1-4     Cu     FePd     6.0     15.9     38
例子        1-5     Ni     FePt     5.9     16.1     39
例子        1-6     Ni     CoCrPt     5.9     16.0     39
例子        1-7     Ni     CoPt     6.1     15.9     38
例子        1-8     Ni     FePd     6.1     15.8     40
例子        1-9     Rh     FePt     6.0     16.2     40
例子        1-10     Rh     CoCrPt     5.9     16.3     39
例子        1-11     Rh     CoPt     6.1     15.9     38
例子        1-12     Rh     FePd     6.0     16.0     37
比较例     (传统介质)     7.1     15.4     32
与传统介质相比，例1的每一种磁记录介质表现了较小的平均粒径，OW和SNR增加。XRD评估表明，除了大直径颗粒底层的(100)晶面之外，没有发现与大粒径底层有关的峰，这表明大直径颗粒底层的所有颗粒都在(100)取向。
图9图示了对于Fe50Pt50磁记录层和Cu大粒径底层，Cu的平均晶粒直径dCu和OW之间的关系。已经发现，当Cu的平均晶粒直径为50nm或者更大时，OW得到充分的改善。对于Ni大粒径底层，以及对于Rh大粒径底层，获得了类似的结果。另外，对于具有Fe50Pt50的每一种样品，对于Fe50Pd50，以及对于Co70Cr10Pt20磁记录层，获得类似的结果。
图10图示了对于具有Fe50Pt50磁记录层和Cu大粒径底层的磁记录介质，用SIMS获得的氧、碳、氮和硫总浓度Cimp与OW之间的关系。如图所示，小于1000ppm的Cimp值对于获得好的OW值来说是理想的。对Co50Pt50、Fe50Pd50以及Co70Cr10Pt20磁记录层，获得类似的结果。
图11图示了用TEM观测获得的磁记录介质的平均磁晶粒数量面积密度n和OW之间的关系。为了获得更高的SNR值，理想的n值在1×1012粒每平方厘米到8×1012粒每平方厘米。当n值在1×1012粒每平方厘米到8×1012粒每平方厘米的范围时，在一个Cu晶粒上，平均来说保持了多个磁性晶粒。对于Ni和Rh大粒径底层获得类似的结果。另外，对具有Co50Pt50、Fe50Pd50以及Co70Cr10Pt20磁记录层的样品获得类似的结果。
使用图像处理和分析软件″Image-Pro Plus″(Cybernetics Co.，USA)，对每一种磁记录介质的磁记录层TEM图像，检查磁晶粒的有序排列。将每一个磁记录层的TEM图像修改为用两个值表达的图案，增加磁晶粒的区域和其它区域之间的对比度，然后将所述图案用FFT转换为倒易晶格图案，并评估结果。对于传统的介质样品，没有找到有序排列。另一方面，n值的范围为1×1012粒每平方厘米到8×1012粒每平方厘米、具有Ni、Rh和Cu底层的每一种磁记录介质表现出了粒状结构的磁记录层。从对TEM图像的FFT分析，通过识别出在离中心点的距离方面表现出1∶1/
Figure A20051005929000151
的关系的周期性图案，确认晶粒的基本上四方晶格的排列。
(例2)
将非磁性的2.5英寸玻璃衬底置入真空室中，将真空室抽空到1×10-6Pa或者更低压强，然后对每一个衬底淀积CoZrNb软磁性底层，然后从真空室取出到环境大气中。然后将样品放入MBE(分子束外延)室，将该室抽空到1×10-9Pa或者更低压强，然后在真空中对每一个衬底淀积30nm的Cu底层。类似地，使用基本上相同的工序，制造不具有Cu底层而具有Ni淀积底层和Rh淀积底层的样品。将样品从所述室中取出到环境大气，然后再次置入溅射真空室。将该真空室抽空到2×10-6Pa或者更低压强。然后使用反向溅射(reverse sputtering)蚀刻样品。
使用Co70Cr10Pt20-10mol％SiO2复合靶对每一个衬底形成5nm厚的Co70Cr10Pt20的磁记录层。分别淀积分别用Fe50-Pt50、Co50Pt50和Fe50Pd50替换Co70Cr10Pt20、分别用TiO，Al2O3，TiN，AIN和TaN替换SiO2的磁记录层。使用与例1中所描述的类似的工序，淀积碳保护层并在每一个衬底上涂覆润滑层。这样就准备了各种磁记录介质样品。
表2图示了对于使用Cu大粒径底层的每一种磁记录介质，SNR和OW值。发现，具有化合物的复合物的磁层对于提高SNRm和OW来说是理想的。对于具有Ni和Rh大粒径底层(而不是Cu)的样品获得类似的结果。复合了化合物的每一种磁记录层表现出了粒状结构，以及磁性晶粒的有序四方晶格结构排列。
(表2)
磁记录层     SNRm(dB)     OW(dB)
例子    2-1     CoCrPt     16.2     39
例子    2-2     CoCrPt-SiO2     17.0     40
例子    2-3     CoCrPt-TiO     17.2     40
例子    2-4     CoCrPt-Cr2O3     17.1     41
例子    2-5     CoCrPt-Al2O3     16.8     40
例子    2-6     CoCrPt-MgO     16.7     42
例子    2-7     CoCrPt-Ta2O5     16.8     41
例子    2-8     CoCrPt-Si3N4     16.6     43
例子    2-9     CoCrPt-AlN     16.6     42
例子    2-10     CoCrPt-TaN     16.7     41
例子    2-11     CoCrPt-TiN     16.7     43
例子    2-12     CoCrPt-TiC     16.8     42
例子    2-13     CoCrPt-SiC     16.6     44
例子    2-14     CoCrPt-TaC     16.6     43
例子    2-15     FePt     16.0     38
例子    2-16     FePt-SiO2     16.9     41
例子    2-17     FePt-TiO     17.2     41
例子    2-18     FePt-Cr2O3     16.9     40
例子    2-19     FePt-Al2O3     16.8     42
例子    2-20     FePt-MgO     17.2     40
例子    2-21     FePt-Ta2O5     16.9     42
例子    2-22     FePt-Si3N4     16.6     42
例子    2-23     FePt-AlN     16.7     41
例子    2-24     FePt-TaN     16.7     42
例子    2-25     FePt-TiN     16.8     41
例子    2-26     FePt-TiC     16.6     43
例子    2-27     FePt-SiC     16.7     43
例子    2-28     FePt-TaC     16.7     41
比较例 (传统介质)     15.4     32
(例3)
使用直到Cu、Ni或者Rh的淀积的、与例1中所示的工序相同的工序，准备2.5英寸硬盘形状的非磁性玻璃衬底，并进行膜的淀积。在加热室中，在500摄氏度下，在Ar-3％H2氛围下对具有上述淀积膜的衬底退火10分钟。然后使用Pt-10mol％SiO2复合靶，淀积10nmPt-SiO2，作为中间底层。使用与例2所述相同的制造条件，在Pt-SiO2层上淀积Co70Cr10Pt20-SiO2磁记录层，以及碳保护层，并涂覆润滑层，来制造各种磁记录介质。
另外，分别用Pd，Ir，Ag，Cu，Ru和Rh替换中间底层的Pt，并分别用TiO，Al2O3，TiN，AlN，TaN，TiC和TaC替换SiO2，准备和使用相应的靶，来获得各种磁记录介质。
另外，淀积分别以Fe50-Pt50、Co50Pt50和Fe50Pd50取代Co70Cr10Pt20-SiO2，分别以Cr2O3，TiO，Al2O3，MgO，Ta2O5，SiN，TiN，AlN，TaN，SiC，TiC和TaC取代SiO2的磁记录层，对每一种淀积准备和使用靶。
表3表示了对于使用CoCrPt-SiO2磁记录层和Cu大粒径底层的每一种磁记录介质的SNRm和OW值。发现，使用化合物的复合物的中间底层作为磁记录层的底层，SNRm和OW会增大。对于使用Ni和Rh大粒径底层分别取代Cu底层的磁记录介质，获得类似的结果。发现，每一个磁记录层和中间底层为粒状的，对于使用Ni、Cu或者Rh大粒径底层的每一种磁记录层，观察到了磁晶粒的有序四方晶格结构排列的TEM图案。
(表3)
    底层     SNRm[dB]     OW[dB ]
例子    3-1     Pt     17.7     44
例子    3-2     Pd     17.7     43
例子    3-3     Ir     17.5     44
例子    3-4     Ag     17.4     45
例子    3-5     Cu     17.4     45
例子    3-6     Ru     17.8     44
例子    3-7     Rh     17.7     43
例子    3-8     Pt-SiO2     18.6     47
例子    3-9     Pd-SiO2     18.5     48
例子    3-10     Ir-SiO2     18.4     48
例子    3-11     Ag-SiO2     18.3     49
例子    3-12     Cu-SiO2     18.4     49
例子    3-13     Ru-SiO2     18.8     46
例子    3-14     Rh-SiO2     18.7     47
例子    3-15     Pt-TiO     18.8     47
例子    3-16     Pd-TiO     18.9     46
例子    3-17     Ir-TiO     18.7     47
例子    3-18     Ag-TiO     18.7     47
例子    3-19     Cu-TiO     18.5     48
例子    3-20     Ru-TiO     18.9     46
例子    3-21     Rh-TiO     18.8     49
例子    3-22     Pt-Cr2O3     18.6     48
例子    3-23     Pd-Cr2O3     18.7     47
例子    3-24     Ir-Cr2O3     18.6     49
例子    3-25     Ag-Cr2O3     18.5     49
例子    3-26     Cu-Cr2O3     18.6     48
例子    3-27     Ru-Cr2O3     18.7     47
例子    3-28     Rh-Cr2O3     18.6     49
例子    3-29     Pt-Si3N4     18.4     49
例子    3-30     Pd-Si3N4     18.5     47
例子    3-31     Ir-Si3N4     18.3     48
例子    3-32     Ag-Si3N4     18.3     49
例子    3-33     Cu-Si3N4     18.4     49
例子    3-34     Ru-Si3N4     18.7     49
例子    3-35     Rh-Si3N4     18.6     48
例子    3-36     Pt-TiC     18.3     49
例子    3-37     Pd-TiC     18.5     48
例子    3-38     Ir-TiC     18.3     49
例子    3-39     Ag-TiC     18.4     49
例子    3-40     Cu-TiC     18.5     47
例子    3-41     Ru-TiC     18.5     47
例子    3-42     Rh-TiC     18.6     47
比较例     (传统介质)     15.4     32
(例4)
使用与例1的工序类似的制造工序，准备2.5英寸硬盘形状的非磁性玻璃衬底，对每一个衬底淀积软磁性底层。然后，准备和使用NiAl靶，在0.7Pa Ar氛围下对每一个衬底淀积5nm NiAl层。类似地，分别取代NiAl层淀积MgO，NiO，MnAl，Ge，Si或者TiN层。
将经过淀积的衬底从室中取出，进行Cu(或者Ni、Rh)膜的MBE淀积。将衬底放回溅射室，将该溅射室抽空到2×10-6Pa或者更低压强，在室的加热取中，在Ar-3％H2氛围下在500摄氏度退火10分钟。在使用例3所描述的方法对每一个衬底随后淀积了中间底层、磁记录层和保护层，并涂覆了润滑剂之后，获得磁记录介质样品。
表4表示了表示了使用Pt-SiO2中间底层和CoCrPt-SiO2磁记录层的每一种磁晶粒介质样品的记录和再现特性。发现，通过设置一个取向控制底层，进一步提高了SNRm和OW值。对于中间底层和磁记录层的其它组合，发现了类似的结果。
图12图示了对于使用NiAl作为取向控制底层、Cu作为大粒径底层、Pt-SiO2作为中间底层以及CoCrPt-SiO2作为记录层的磁记录介质，NiAl的平均直径dNiAl和OW之间的关系。发现，通过将NiAl层的平均直径dNiAl提高到50nm或者超过50nm，进一步改善了OW。对于取向控制底层、大粒径底层、中间底层和磁记录层的其它组合，获得了类似的结果。
(表4)
取向控制底层 大粒径底层     SNRm[dB]     OW[nm]
例子    4-1     无     Cu     18.6     47
例子    4-2     NiAl     Cu     19.6     52
例子    4-3     MgO     Cu     19.7     52
例子    4-4     NiO     Cu     19.5     53
例子    4-5     MnAl     Cu     19.3     54
例子    4-6     Ge     Cu     19.3     54
例子    4-7     Si     Cu     19.5     53
例子    4-8     TiN     Cu     19.7     53
例子    4-9     无     Ni     18.5     48
例子    4-10     NiAl     Ni     19.5     53
例子    4-11     MgO     Ni     19.4     52
例子    4-12     NiO     Ni     19.6     52
例子    4-13     MnAl     Ni     19.4     54
例子    4-14     Ge     Ni     19.3     55
例子    4-15     Si     Ni     19.3     54
例子    4-16     TiN     Ni     19.5     55
例子    4-17     无     Rh     18.4     49
例子    4-18     NiAl     Rh     19.5     52
例子    4-17     MgO     Rh     19.4     52
例子    4-19     NiO     Rh     19.3     55
例子    4-20     MnAl     Rh     19.4     55
例子    4-21     Ge     Rh     19.5     53
例子    4-22     Si     Rh     19.6     54
例子    4-23     TiN     Rh     19.6     53
尽管上面对本发明的图示和描述针对的是本发明的最佳实施方式，但是本领域的普通技术人员理解，在形式和细节上的各种其它变化不会超出本发明的实质范围。

Claims (14)

1.一种磁记录介质，包括：
衬底；
形成在衬底上的大粒径底层；
在该底层上的磁记录层；以及
形成在该磁记录层上的保护层；
其中，所述大粒径底层包括选自基本上由Cu、Ni、Rh和Pt构成的组中的至少一种的晶粒，平均粒径dc为dc＞＝50nm，晶粒的(100)晶面取向平行于衬底表面。
2.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁记录层包括的磁性晶粒的平均直径为dm＜＝20nm。
3.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述大粒径底层的洁净度为10000ppm或者更小，所述洁净度是包括氧、碳、氮和硫的原子总数。
4.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁记录层中的磁晶粒中，多个磁晶粒被保持在所述大粒径底层的一个晶粒上，平均面密度为1×1012粒每平方厘米到8×1012粒每平方厘米。
5.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁记录介质包括排列为四方晶格结构形式的磁性晶粒。
6.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁记录层包括粒状结构，该粒状结构具有磁性晶粒和包围每一个磁性晶粒的晶粒边界区域。
7.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁记录层包括选自基本上由Co-Cr，Co-Pt，Fe-Pt和Fe-Pd构成的组中的至少一种的磁性晶粒。
8.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁记录介质还包括一个粒状结构中间底层，其包括非磁性晶粒和包围每一个非磁性晶粒的晶粒边界区域，该粒状结构中间底层被设置在所述大粒径底层和所述磁记录层之间。
9.如权利要求8所述的磁记录介质，其中，所述粒状结构中间底层包括从基本上由Pt，Pd，Ir，Ag，Cu，Ru和Rh构成的组中选择的至少一种的非磁性晶粒。
10.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁记录介质包括设置在所述大粒径底层和衬底之间的，具有软磁特性的软磁性底层。
11.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁记录介质包括在所述底层和所述软磁性底层之间的一个晶粒取向控制底层，其主要化学组成为从基本上由NiAl，MnAl，MgO，NiO，TiN，Si和Ge构成的组中选择的至少一种。
12.如权利要求11所述的磁记录介质，其中，所述晶粒取向控制底层包括平均粒径do＞＝50nm的晶粒，晶粒的(100)晶面的取向平行于衬底表面。
13.一种磁记录和再现设备，包括：
磁记录介质，包括：
衬底；
形成在衬底上的大粒径底层；
在该底层上的磁记录层；以及
形成在该磁记录层上的保护层；
其中，所述大粒径底层包括选自基本上由Cu、Ni、Rh和Pt构成的组中的至少一种的晶粒，平均粒径为dc＞＝50nm，晶粒的(100)晶面取向平行于衬底表面；
驱动所述磁记录介质的记录介质驱动机构；
在所述磁记录介质上记录信息以及从所述磁记录介质再现信息的记录和再现磁头机构；
驱动所述记录和再现磁头的磁头驱动机构，以及
处理记录信号和再现信号的记录和再现信号处理系统。
14.如权利要求13所述的磁记录和再现设备，其中，所述记录和再现磁头机构包括单极磁头。
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