JP2016051497A

JP2016051497A - 熱アシストデータ記録媒体を備える装置およびデータ記録媒体

Info

Publication number: JP2016051497A
Application number: JP2015169461A
Authority: JP
Inventors: ジャン−ウルリッチ・ティーレ; Thiele Jan-Ulrich; インフェン・ディン; Yinfeng Ding; ペン・イングオ; Peng Yingguo; カイ−チー・チャン; Kai-Chieh Chang; ティモシー・ジョン・クレマー; John Klemmer Timothy; リ・ガオ; Li Gao; 幸子久保田; Sachiko Kubota; ガンピン・ジュ; Ganping Ju
Original assignee: Seagate Technology LLC
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2016-04-11
Also published as: US20160064022A1; US9940962B2

Abstract

【課題】結晶磁気異方性のより遅い低下を与えることができる熱アシストデータ記録媒体を提供する。【解決手段】いくつかの実施形態では、熱アシストデータ記録媒体は、記録層を有し、当該記録層は、鉄（Ｆｅ）と、白金（Ｐｔ）と、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）からなる群から選択される遷移金属Ｔとから形成され、遷移金属Ｔは、ＦｅＹＰｔＹ−ＸＴＸ（式中、Ｙは約２０原子％〜約８０原子％の範囲内であり、Ｘは約０原子％〜約２０原子％の範囲内である。）としてＰｔ含有量の一部を置換する。【選択図】図２

Description

発明の詳細な説明
関連出願
本出願は、２０１４年８月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／０４３，７９１号の国内優先権を主張し、この出願の内容は、ここに引用により援用される。

概要
本開示のさまざまな実施形態は、一般的に、低電力熱アシストデータ記録媒体に関する。

いくつかの実施形態では、装置は、熱アシストデータ記録媒体を含み、記録媒体は、記録層を含み、記録層は、鉄（Ｆｅ）と、白金（Ｐｔ）と、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）からなる群から選択される遷移金属Ｔとから形成され、遷移金属Ｔは、Ｆｅ_ＹＰｔ_Ｙ−ＸＴ_Ｘ（式中、Ｙは約２０原子％〜約８０原子％の範囲内であり、Ｘは約０原子％〜約２０原子％の範囲内である。）としてＰｔ含有量の一部を置換する。

他の実施形態では、データ記録媒体は、基板と、基板によって支持され、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘ（式中、Ｘは約０原子％〜約２０原子％である。）から形成される熱アシストデータ記録層とを含む。

さらに他の実施形態では、データ記録媒体は、基板と、基板によって支持される多層記録構造とを含む。多層記録構造は、第１の材料組成を有する第１の熱アシストデータ記録層と、Ｆｅ_ＹＰｔ_Ｙ−ＸＴ_Ｘ（式中、Ｔは、Ｒｈ、Ｒｕ、ＯｓおよびＩｒからなる群から選択され、Ｙは、約２０原子％〜約８０原子％であり、Ｘは、約０原子％〜約２０原子％である。）の異なる第２の材料組成を有する第２の熱アシストデータ記録層とを含む。

いくつかの実施形態に係るデータ記録システムを示す図である。いくつかの実施形態に係るデータ記憶媒体を示す図である。いくつかの実施形態に係る多層記録層の形式を示す図である。いくつかの実施形態の磁気飽和（Ｍｓ）特性をグラフで示す図である。いくつかの実施形態の磁気異方性（Ｋ）特性をグラフで示す図である。いくつかの実施形態のキュリー温度（Ｔｃ）特性をグラフで示す図である。いくつかの実施形態のＫ対Ｔｃ特性をグラフで示す図である。

詳細な説明
本開示は、一般的に熱アシスト磁気記録に関する。垂直磁気記録（ＰＭＲ）システムにおいては、ビットの磁化軸が記録層の面に概ね垂直な方向となるように、磁気シーケンスが媒体の記録構造に書込まれる。

垂直記録媒体は、さまざまな形態を取り得る。一部の一般的な構成は、基板と、軟磁性下地層（ＳＵＬ）と、１つ以上の中間層と、１つ以上の磁気記録層と、保護炭素オーバーコート（ＣＯＣ）とを含む。媒体と、データを記録し、データを媒体から読戻すために用いられる読出／書込トランスデューサとの間の接触による損傷を低減するために、ＣＯＣに潤滑剤の層が塗布されてもよい。

熱アシスト磁気記録（HAMR: heat assisted magnetic recording）またはマイクロ波アシスト磁気記録（MAMR: microwave assisted magnetic recording）などの熱アシスト垂直磁気記録（TAPMR: thermally assisted perpendicular magnetic recording）は、一般的に、トランスデューサの書込フィールドに隣接する局部的スポットにエネルギーを印加することを伴う。印加されたエネルギーは、記録構造の局部的温度を当該構造の磁性キュリー温度近くまたは磁性キュリー温度を超える点まで上昇させ、これにより、印加された書込フィールドが、当該構造の所望の磁気シーケンスを書込むことができる。必要なエネルギーを印加するために数多くの源が使用可能である。たとえば、ＨＡＭＲシステムは、レーザまたは他の光源を近接場トランスデューサ（NFT: near field transducer）などの他の構成要素とともに使用してもよい。たとえばＭＡＭＲシステムは、高周波数発振器を使用してもよい。

ＴＡＰＭＲ記録システムの信頼性および性能は、一般的に、低レーザ出力および高シグナル対ノイズ（ＳＮＲ）記録特性を必要とする。媒体の観点からは、これらの目的は、適切な熱設計と、大きな結晶磁気異方性および低い磁性キュリー温度を有する磁気記録構造とによって達成可能となることが多い。

過去の研究では、磁気記録層のキュリー温度は、基材となる鉄（Ｆｅ）と白金（Ｐｔ）との合金（たとえば、ＦｅＰｔＬ１０合金）にクロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）などの３ｄ遷移金属を加えることによって低下されてきた。これらの材料は、層材料のＦｅ含有量の一部を置換するために使用されていた。これらの材料は、キュリー温度Ｔｃおよび磁化Ｍｓを低下させることがわかっているが、これらの材料は、結晶磁気異方性Ｋｕをより一層速い速度で不要に低下させてしまう。このため、これらの材料は、従来のＰＭＲ用途と比較して、ＴＡＰＭＲ用途に特に好適であることがわかっていなかった。

他の過去の研究では、ＦｅＰｔＬ１０合金中のＰｔ含有量の一部を置換するパラジウム（Ｐｄ）などの４ｄ遷移金属の使用が検討されてきた。これらのタイプの構成は、キュリー温度よりも速く結晶磁気異方性を低下させることがわかっており、このため、ＴＡＰＭＲ用途に特に好適ではなかった。

したがって、本開示のさまざまな実施形態は、一般的に、４ｄ遷移金属ロジウム（Ｒｈ）などの選択される遷移金属がＦｅＰｔ合金中のＰｔ含有量の一部を置換するＨＡＭＲ媒体またはＭＡＭＲ媒体などの熱アシスト垂直磁気記録（ＴＡＰＭＲ）構造に関する。これらおよび他の類似の構成は、結晶磁気異方性のより遅い低下を与えることができ、これにより、エネルギー源の電力要求が低減された高保磁力、高性能媒体が得られることがわかった。

ＦｅＰｔにＲｈをドーピングすると、高い磁気安定性および性能を維持し、ひいてはＨＡＭＲ信頼性を改善しつつ、ＦｅＰｔ系ＨＡＭＲ媒体のキュリー温度Ｔｃ、ひいては記録温度を低下させることがわかった。以下に述べるように、さまざまな代用ドーピング範囲が評価された。Ｒｈが代用ドーピング遷移金属として想定されるが、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）などの他の代用材料も同様の性能改善を与える。

さまざまな実施形態のこれらおよび他の改善および特徴が、図１を検討することから始めて理解され得る。図１は、熱アシスト垂直磁気記録（ＴＡＰＭＲ）システム１００の簡略概略図を示す。システム１００は、熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）システムであることを特徴とするが、これは単に例示に過ぎず、限定的ではない。システム１００は、回転可能な垂直磁気データ記録媒体１０２および隣接するデータトランスデューサ１０４を含む。

一般的に、媒体１０２およびトランスデューサ１０４は、ユーザデータを記録し、取出すために、複数の軸方向に配置された記録媒体（ディスク）およびデータトランスデューサが使用されるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）または他のデータ記憶装置内に組込まれ得る。

いくつかの実施形態では、データは、媒体の表面１０６に沿って規定される数多くの同心トラック（図示せず）に沿って媒体１０２上に格納される。データは、トラックに沿って一定サイズのアドレス指定可能なユーザデータ区分の形態で格納され得る。トランスデューサ１０４の対向面上に流体力学的特徴（空気軸受面１０８など）を設けて、トランスデューサが、媒体１０２の回転中に確立される大気流によって媒体表面１０６の近傍に流動的に支持され得るようにしてもよい。

データトランスデューサ１０４は、読出（Ｒ）１１０および書込（Ｗ）１１２をそれぞれ含むように示されている。読出要素１１０は、磁気抵抗（ＭＲ）センサの形態を取ってもよい。書込要素１１２は、書込コイルと、垂直磁気記録のために適合された１つ以上の透磁性コアとを含んでいてもよい。レーザ源（Ｌ）１１４は、データ記録動作中に媒体１０２の局部的領域に電磁放射の形態のエネルギーを供給して、媒体のキュリー温度Ｔｃを低下させ、信頼できるデータ記録を容易にするように適合されている。

図１のシステムはＨＡＭＲ用途のために適合されているが、これは必ずしも必須ではない。媒体は、いわゆるＥＣＣ＋ＣＧＣ（交換結合複合体（exchange coupled composite）＋連続粒状複合体（continuous granular composite））垂直記録媒体を含む任意の数の好適な形態を取ることができる。

図２は、図１に図示されるようなデータ記録システムにおける使用に好適な垂直磁気データ記録媒体２００の関連する局面を図示する。媒体の形式は、任意の数の他の形態が使用可能であるため、単に例示に過ぎない。図２は、基板２０２と、軟磁性下地層（SUL: soft magnetic underlayer）２０４と、中間層２０６と、磁気記録層（構造）２０８と、炭素オーバーコート（COC: carbon overcoat）保護層２１０と、潤滑層２１２とを含む例示的な層を示す。任意の数のさらなる層を組込むことが可能であり、このような層には、限定されないが、シード層、さらなる中間層、ドメイン制御層、反強磁性（AFN: antiferromagnetic）層、バリア拡散（barrier diffusion）層、さらなる記録層などが含まれる。

図３は、図２に図示されるようなデータ記録システムにおける使用に好適な別の垂直磁気データ記録媒体３００の関連する局面を図示する。図３は、たとえば、図２における記録層２０８として使用可能な多層記録構造を示す。この構造は、記録層１〜３として示される３つの連続的な記録層３０２、３０４、３０６を含む。他の層数および層配置が使用可能である。さまざまな層は、必要に応じて、中間層、シード層、バリア層、非磁性層などを含むことができる。

さまざまな実施形態に従うと、図２〜図３に示されるそれぞれの記録層は、選択される遷移金属でドープされたＦｅＰｔ合金から形成され、当該遷移金属は、必ずしも限定されないが、Ｒｈ、Ｒｕ、ＯｓまたはＩｒ、またはこれらの組合せである。いくつかの実施形態では、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘ合金が使用される。いくつかの場合には、Ｘ（原子％）は、約０〜約２０であってもよい。他の場合には、Ｘは、約０〜約５であってもよい。他の場合には、Ｘは、約１〜約２０または約１〜約５であってもよい。他の範囲も使用可能であり、他の配合もまた、本開示を考慮して当業者に想定され、考えられるであろう。記録構造を形成するためには任意の数の好適な蒸着手法が使用可能であり、このような蒸着手法には、限定されないが、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマベース蒸着、スパッタリングなどが含まれる。

図４〜図７は、本開示に従って配合されたさまざまな媒体から得られたデータのグラフによる図を示す。図４は、百分率（原子％）のｘ軸および磁気飽和Ｍｓ（単位ｅｍｕ／ｃｍ^３）のｙ軸に対してグラフ化された２つの性能曲線３００、３０２を示す。曲線４００は、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘ（式中、Ｘは約０原子％〜約２０原子％である。）として配合されたＦｅＰｔＲｈ媒体についての曲線である。曲線４０２は、Ｆｅ_５５−ＸＮｉ_ＸＰｔ_５０−Ｘ（式中、Ｘは約０原子％〜約５５原子％である。）として配合されたＦｅＮｉＰｔ媒体についての曲線である。

図５は、結晶磁気異方性Ｋに対する影響を示すために、上記のそれぞれの配合についての性能曲線５００、５０２を示す。図６は、キュリー温度Ｔｃに対する影響を示すために、上記のそれぞれの配合についての性能曲線６００、６０２を示す。図７は、曲線７００、７０２により、上記のそれぞれの配合についてのキュリー温度Ｔｃ対異方性Ｋをグラフ化している。

上記のグラフから、開示される範囲内のＲｈなどの好適な材料の代用ドーピングにより、数多くのメリットが得られ、低電力ＨＡＭＲ（および他の熱アシスト）媒体システムに特に好適な媒体が得られ得ることがわかる。ＦｅＰｔＲｈ媒体の性能は、ＦｅＮｉＰｔ媒体と比較して、図４では磁気飽和（Ｍｓ）、図５では異方性（Ｋ）、図６ではキュリー温度（Ｔｃ）、図７ではキュリー温度対異方性を含む、さまざまな点において改善されたことがわかった。

数多くの代替案が企図される。たとえば、図３におけるもののような２つ以上の記録層を含む多層記録構造には、それぞれ異なるレベルのドーピングを有する異なる層が設けられ得る。一例では、記録層は、記録層１がＸのより小さい値（たとえば、０原子％により近い値）を有し、記録層２が記録層１よりも大きいＸの中間値を有し、記録層３が記録層２より大きいＸの最高値（たとえば、２０に近い値）を有するように、Ｘについて連続的に高くなる値（原子％）が付与される。

別の例では、これらの値は、記録層１がＸの最高値を有し、記録層２が記録層１より小さいＸの中間値を有し、記録層３が記録層２より小さいＸの最低値を有するように、逆にされてもよい。

異なる層には異なる配合が付与されてもよく、たとえば、少なくとも１つの層が図４〜図７におけるように配合されてもよく、別の層が代用Ｒｈ（または他の）ドーピングを有するＩｒＰｔ層として配合されてもよい。別の例では、記録層１から３の各々には、Ｐｔのための代用元素としてＲｈ、Ｒｕ、ＯｓまたはＩｒのうち異なる１つが供給されてもよい。これらの層の各々についてのＸの値は、同一であってもよく、または他の層の値と異なっていてもよい。いくつかの場合には、第１の層についてのＸの値は、第２の層についてのＸの値の少なくとも２倍であってもよい。

別の例では、多層記録構造には、上記のような配合を有する第１の記録層と、異なる配合を有する第２の記録層とが設けられる。たとえば、多層記録構造は、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘ（式中、Ｘは約０原子％〜約２０原子％である。）の配合を有する第１の記録層を有していてもよい。曲線４０２は、Ｆｅ_５５−ＸＮｉ_ＸＰｔ_５０−Ｘ（Ｘは約０原子％〜約５５原子％である。）として配合されたＦｅＮｉＰｔ媒体についての曲線である。これらおよび他の検討事項が、本開示を考慮して当業者に容易に考えられ、特定の用途のために導かれ得る。

熱アシスト記録層のための一般化された配合は、Ｆｅ_ＹＰｔ_Ｙ−ＸＴ_Ｘとして表されることができ、式中、プレースホルダ記号Ｔは、遷移金属がＰｔ含有量の一部を置換するように、Ｒｈ、Ｒｕ、ＯｓまたはＩｒの遷移金属のうち選択される１つである。Ｙに好適な値は、約２０原子％〜約８０原子％の範囲内であり、Ｘに好適な値は、約０原子％〜約２０原子％の範囲内である。本明細書において、約０原子％の百分率という記載は、関連する元素のいくらかの存在を必要とする。

本開示のさまざまな実施形態の数多くの特徴および利点を、さまざまな実施形態の構造および機能の詳細とともに上記の説明において記載してきたが、このような詳細な説明は例示に過ぎず、本開示の原則の範囲内で、特に部品の構造および配置の事柄において、添付の請求項が表現される用語の広義の一般的な意味によって示される全範囲にまで詳細に変更がなされ得ることが理解されるべきである。

２０２基板、２０４軟磁性下地層（ＳＵＬ）、２０６中間層、２０８記録層、２１０炭素オーバーコート、２１２潤滑層。

Claims

熱アシストデータ記録媒体を備える装置であって、前記記録媒体は、記録層を含み、前記記録層は、鉄（Ｆｅ）と、白金（Ｐｔ）と、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）からなる群から選択される遷移金属Ｔとから形成され、前記遷移金属Ｔは、Ｆｅ_ＹＰｔ_Ｙ−ＸＴ_Ｘ（式中、Ｙは約２０原子％〜約８０原子％の範囲内であり、Ｘは約０原子％〜約２０原子％の範囲内である。）としてＰｔ含有量の一部を置換する、装置。
前記熱アシストデータ記録層は、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘから形成される、請求項１に記載の装置。
前記Ｘは、約０原子％〜約２０原子％である、請求項２に記載の装置。
前記Ｘは、約１原子％〜約２０原子％である、請求項２に記載の装置。
前記Ｘは、約１原子％〜約５原子％である、請求項２に記載の装置。
前記記録層は、第１の記録層であり、前記熱アシストデータ記録媒体は、前記第１の記録層によって支持される第２の記録層をさらに含む、請求項１に記載の装置。
前記第１および第２の記録層は、それぞれＦｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘから形成され、前記第１の記録層は、約０原子％〜約２０原子％のＸの第１の値を使用し、前記第２の記録層は、約０原子％〜約２０原子％のＸの異なる第２の値を使用する、請求項６に記載の装置。
前記Ｘの第１の値は、前記Ｘの第２の値の少なくとも約２倍である、請求項７に記載の装置。
前記第２の記録層は、ＦｅＮｉＰｔから形成される、請求項６の記載の装置。
基板と、
前記基板によって支持され、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘ（式中、Ｘは約０原子％〜約２０原子％である。）から形成される熱アシストデータ記録層とを備える、データ記録媒体。
前記Ｘは、約０原子％〜約５原子％である、請求項１０に記載のデータ記録媒体。
前記Ｘは、約５原子％〜約２０原子％である、請求項１０に記載のデータ記録媒体。
前記記録層は、第１の記録層であり、前記データ記録媒体は、前記第１の記録層によって支持される第２の熱アシストデータ記録層をさらに含む、請求項１０に記載のデータ記録媒体。
前記第２のデータ記録層は、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘから形成される、請求項１３に記載のデータ記録媒体。
前記第１のデータ記録層は、Ｒｈの第１の原子％を有し、前記第２のデータ記録層は、異なるＲｈの第２の原子％を有する、請求項１４に記載のデータ記録媒体。
前記データ記録層は、Ｒｈを含まない第２の熱アシストデータ記録層を含む多層記録構造の一部を形成する、請求項１４に記載のデータ記録媒体。
熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ）媒体であることを特徴とする、請求項１４に記載のデータ記録媒体。
基板と、前記基板によって支持される多層記録構造とを備え、前記多層記録構造は、第１の材料組成を有する第１の熱アシストデータ記録層と、Ｆｅ_ＹＰｔ_Ｙ−ＸＴ_Ｘ（式中、Ｔは、Ｒｈ、Ｒｕ、ＯｓおよびＩｒからなる群から選択され、Ｙは、約２０原子％〜約８０原子％であり、Ｘは、約０原子％〜約２０原子％である。）の異なる第２の材料組成を有する第２の熱アシストデータ記録層とを含む、データ記録媒体。
前記第２の材料組成は、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘ（式中、Ｘは約０原子％〜約２０原子％である。）である、請求項１０に記載のデータ記録媒体。
前記第１の材料組成は、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘ（式中、Ｘは約０原子％〜約５原子％である。）であり、前記第２の材料組成は、Ｆｅ_５０Ｐｔ_５０−ＸＲｈ_Ｘ（式中、Ｘは６原子％〜２０原子％である。）である、請求項１８に記載のデータ記録媒体。