説明

熱アシスト磁気記録媒体、及び磁気記録再生装置

【課題】表面平坦性が高く、高いタッチダウンパワーを示す熱アシスト記録媒体を提供する。
【解決手段】基板と、前記基板上に形成された複数の下地層と、前記下地層上に形成された磁性層と、基板と磁性層の間の任意の位置に形成されたヒートシンク層を少なくとも有する磁気記録媒体であって、前記ヒートシンク層はCuを主成分として含み、かつ、Ag、Bi、Nd、Coから成る第一添加元素群から選択された元素を1つ以上含み、さらにZn、Ga、Ge、W、Cr、Mo、Tiから成る第二添加元素群から選択された元素を少なくとも1つ以上含むことを特徴とする磁気記録媒体を用いる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は熱アシスト磁気記録媒体、及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の情報化社会の進展により、ハードディスク装置には更なる高記録密度が求められている。このハードディスクの高記録密度化を実現するには、磁気記録媒体のノイズ低減が必要であるが、このノイズ低減には磁化遷移幅を狭くすることが求められる。そのためには媒体中の磁性結晶粒子サイズを小さくすることが考えられる。しかし、ノイズ低減のために磁性粒子サイズを小さくすると、KuV/kT(Ku:磁気異方性定数、V:粒子体積、k:ボルツマン定数、T:温度)で表される熱ゆらぎが悪化する。
【0003】
一方、熱ゆらぎを向上させるには、Kuの高い材料の選択が考えられるが、一般にKuはHcに比例するため、飽和記録が困難となる。これらのことから、ノイズ低減と熱ゆらぎ、飽和記録の3つを同時に改善することができない。
【0004】
この問題に対して、熱アシスト磁気記録が盛んに研究されている。熱アシスト磁気記録は、記録時に一時的に記録領域を局所加熱し、室温では高いKuを下げて、書き込みしやすい状態を作り出し記録する方式である。高Ku材料としては、Ku=7×107erg/ccを示し、L10構造を有するFePtが注目されている。
【0005】
熱アシスト磁気記録では媒体表面の加熱時、記録領域だけでなくその隣接領域も同時に加熱されてしまうため、この隣接領域のKuが低下し、熱ゆらぎが起こりやすくなる。また、記録後、記録領域が熱を保持したままであると熱ゆらぎが発生する可能性がある。そのため、熱アシスト媒体には、磁性層に溜まった熱を速やかに散逸させるヒートシンク層が導入されている。ヒートシンク層は熱伝導率の高い材料で構成されており、磁気ヘッドでの記録後、磁性層の熱をすばやく吸収し冷却することができる。
【0006】
ヒートシンク層の導入位置は、記録後磁性層から熱を速やかに取り除くために磁性層直下、或いは近傍が望ましいが、ヒートシンク層の結晶配向や表面形状が磁性層の結晶配向や結晶粒径、ヘッドの浮上性に影響するため、ヒートシンク層材料の選定や成膜条件の最適化などが重要である。また、ヒートシンク層と磁性層の間に中間層を設けて、結晶配向、粒径を制御することも考えられる。
【0007】
ハードディスクドライブにおいて、高密度記録を達成するための方法として磁気ヘッドと磁気記録媒体のスペーシングを低減することが挙げられる。このヘッドメディアスペーシングの低減は、シグナルノイズ比(SNR)の向上やビットエラーレートの改善に繋がるため非常に重要である。
【0008】
このスペーシングを調整、設定する方法として、磁気ヘッドのヒーターパワーを上げて磁気ヘッドを媒体に接近させて、その浮上が不安定化し、ヒーターパワーがあるしきい値を超えたときのそのパワー、いわゆるタッチダウンパワー(TDP、Touch Down heater power)の測定が挙げられる。このヒーターパワーを高くできるということは、磁気ヘッドがより媒体に近づけることを表しており、ヘッドメディアスペーシングを低減できる高いタッチダウンパワーを示す媒体が求められている。
【0009】
ヒートシンク層の組成について、例えば、特許文献1には、磁気記録媒体にCuZrとAgPdから成るヒートシンク層を用いることで高い熱伝導率と良好な機械特性を両立できると記載されている。また、特許文献2には、磁気記録媒体にCu、Au、Ag、Pt、AuCu、PtAu、AuAgなどの膜やAu3Cu、AuCu3等の規則相膜を適用することができると示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許公開公報第2007−0026263号
【特許文献2】特開2008−52869号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
ヒートシンク層の材料選択は、熱アシスト磁気記録媒体の特性に大きな影響力を持つが、一般に、ヒートシンク層には高い熱散逸性が求められるため、Au、Ag、Cu、Alのような熱伝導率の高い材料が主に使用されている。しかし、これらの金属が薄膜化された場合、加熱などにより融点より低い温度でも原子の移動が起こり凝集する。そのため、磁気記録媒体の表面形状やその磁性層の結晶配向、腐食耐性を悪化させる。
【0012】
一方、特許文献1に記載されているCuZrのような合金からなるヒートシンク層は、ある程度Cuの凝集を抑えることが可能だが、1Tbit/inch2クラスの面記録密度を有する媒体を達成するには、表面平坦性やヘッドメディアスペーシングを更に改善する必要がある。
【0013】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、表面平坦性が高く、高いタッチダウンパワーを示す熱アシスト記録媒体、並びに、そのような熱アシスト磁気記録媒体を備えた大容量の磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する磁気記録媒体を提供する。
【0015】
(1) 基板と、前記基板上に形成された複数の下地層と、前記下地層上に形成された磁性層と、基板と磁性層の間の任意の位置に形成されたヒートシンク層を少なくとも有する磁気記録媒体であって、前記ヒートシンク層はCuを主成分として含み、かつ、Ag、Bi、Nd、Coから成る第一添加元素群から選択された元素を1つ以上含み、さらにZn、Ga、Ge、W、Cr、Mo、Tiから成る第二添加元素群から選択された元素を少なくとも1つ以上含むことを特徴とする磁気記録媒体。
(2) 第一添加元素群の元素を0.1〜5at%含むことを特徴とする(1)の磁気記録媒体。
(3) 第二添加元素群の元素を0.1〜3at%含むことを特徴とする(1)の磁気記録媒体。
(4) 複数の下地層のうち、少なくとも1層がCr、Pt、MgO、MnO、TiC、TiNからなる群から選択された物質であることを特徴とする(1)〜(3)の何れか1項に記載の磁気記録媒体。
(5) 磁性層が、L10構造を有する合金を主成分として含むことを特徴とする請求項(1)〜(4)の何れか1項に記載の磁気記録媒体。
(6) 磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を記録方向に駆動する媒体駆動部と、前記磁気記録媒体を加熱するレーザー発生部と、前記レーザー発生部から発生したレーザー光を先端部へと導く導波路とを有して、前記磁気記録媒体に対する記録動作と再生動作とを行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対移動させるヘッド移動部と、前記磁気ヘッドへの信号入力と前記磁気ヘッドから出力信号の再生とを行うための記録再生信号処理系とを備える磁気記録再生装置において、前記磁気記録媒体が(1)〜(5)の何れか1項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の効果】
【0016】
本発明により、表面平坦性が高く、高いタッチダウンパワーを示す熱アシスト記録媒体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】実施例1、比較例1において作製した磁気記録媒体の層構成を示す断面図である。
【図2】実施例2、比較例2において作製した磁気記録媒体の層構成を示す断面図である。
【図3】実施例3において作製した磁気記録媒体の層構成を示す断面図である。
【図4】実施例4において作製した磁気記録媒体の層構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
これより本発明を、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【0019】
熱アシスト磁気記録媒体の基板は、円形非磁性基板を用いることができる。材料は、ガラス、アルミ、セラミックスなどを任意に用いることができるが、500度付近までの加熱に耐えられる耐熱性のある基板が求められる。基板の選択には、耐熱性だけでなく、その表面粗さや熱容量、結晶化状態などを考慮することが必要である。
【0020】
下地層は、Cr、Pt、MgO、MnO、TiC、TiNなどを用いることができる。例えば、下地層に(100)配向面を作れば、その上部がL10−FePtやL10−CoPtのような磁性層である場合、エピタキシャル成長により、磁性層に(001)配向をとらせることができる。
【0021】
本発明を適用した磁気記録媒体のヒートシンク層は、Cuを主成分として含み、かつ、Ag、Bi、Nd、Coから成る第一添加元素群から選択された元素を1つ以上含み、さらにZn、Ga、Ge、W、Cr、Mo、Tiから成る第二添加元素群から選択された元素を少なくとも1つ以上含むことを特徴とする。
【0022】
Cuに第一添加元素群と第二添加元素群から選択される元素を添加したヒートシンク層を形成することで、Cuの凝集を抑制することができ、磁気記録媒体の表面平坦性やタッチダウンパワーを改善することができる。
【0023】
Cuヒートシンク層の導入位置は、設計に応じて選択できる。Cuは(111)配向をとりやすいため、(001)配向が求められるFePtから成る磁性層の直下に置くことは、結晶配向の悪化に繋がる。そのため、Cuヒートシンク層上には、配向制御層などの中間層を導入することが望ましい。しかし、この場合にはCuヒートシンク層と磁性層の距離が離れるため熱散逸性は不利となるので、中間層の膜厚を薄めにした方がよい。
【0024】
前記に説明したようにCuヒートシンク層を配置する場合には、磁性層の配向制御及び粒径制御のため、ヒートシンク層と磁性層の間に中間層を導入することが望ましい。中間層としては、加熱によって(100)配向を示すCrやPt、MgO、MnOなどを用いることができる。
【0025】
Cuは、AuやAgに比べて格子定数が小さいため、Cu(100)面とMgO(100)面やCr(100)面との格子ミスフィットが大きい。このミスフィットを低減するために、Cuヒートシンク層とMgO層などの間に、格子定数がCuとMgOの中間を示すPt等を挿入してもよい。
【0026】
上記のCuとMgOの格子ミスフィットを低減するためにCuに原子半径が大きなGe、W、Mo、Tiなどの元素を添加してもよい。このような添加元素について、Cuヒートシンク層に添加される第一添加元素群から選ばれた元素の含有量は、0.1〜5at%であることが望ましい。また、第二添加元素群から選ばれた元素の含有量は、0.1〜3at%が望ましい。Cuヒートシンク層への添加元素数や量が少なすぎるとCuの凝集抑制効果が不十分となる。一方、添加元素数や量が多すぎるとCuの凝集を抑制することはできるが、ヒートシンク層の熱伝導率を著しく損なう可能性がある。このことから、第一添加元素群と第二添加元素群から選ばれた元素の総和は、なるべく少ない方が好ましい。
【0027】
本発明を適用した磁気記録媒体にはCoFeTa、CoFeTaB、CoFeZrB、CoNbZr、CoZrB、CoFeNiNbのようなSUL(軟磁性下地層)を追加してもよい。SULをヒートシンク層と磁性層の間に形成すれば、磁性層に印加される磁界の勾配を高めることができ、ヘッドからの磁界を効率よく磁性層に印加することができる。SULを磁性層の直下とすると磁気的結合が生じるので、その調節のために中間層を形成することができる。さらに、SULはヒートシンク層の下側に配置してもよい。
【0028】
磁性層には、FePt、FePtNiのようなL10構造を有する合金を用いることができる。また、このL10構造の合金に酸化物、窒化物、炭化物やAg、Auなどを添加することができる。このような非磁性物質を添加することで、磁性層は数nmのFePt強磁性粒子とその粒界に非磁性物質が偏析した構造となる。このFePtは(001)配向をとることが望ましい。そのための下地として、(100)配向をとるMgO層を置くことができる。(100)配向したMgO層上にFePtから成る磁性層を成膜すればエピタキシャル成長により、この磁性層は(001)配向をとる。
【0029】
以上のように本発明によれば、表面平坦性が高く、高いタッチダウンパワーを示す熱アシスト記録媒体を実現し、そのような熱アシスト磁気記録媒体を備えた大容量の磁気記録再生装置を提供することが可能である。
【実施例】
【0030】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【0031】
(実施例1)
実施例1において作製した熱アシスト磁気記録媒体の層構成を図1に示す。この磁気記録媒体は、ガラス基板101上に層厚50nmのCuからなるヒートシンク層102と10nmのCr−50at%Ta下地層103を連続して成膜し、ランプヒーターにより500度まで加熱した。その後、Crから成る下地層104を30nm、MgO層105を20nm形成し、続けて層厚10nmの90mol%(Fe−50at%Pt)−10mol%SiO2合金からなる磁性層106を積層した。その上に層厚3nmのカーボンからなる保護膜107と、フッ素系のパーフルオロポリエーテル(PFPE)からなる潤滑膜108とが順に形成された。
【0032】
実施例1の熱アシスト磁気記録媒体について、X線回折で測定を行ったところ、加熱された基板上に形成されたCr下地層104は、(100)配向をとっており、その上のMgO層105も(100)配向を示した。また、FePt磁性層106は、エピタキシャル成長により(001)配向をとっていることがわかった。一方、Cuヒートシンク層102は、(111)配向を示した。
【0033】
TEM観察より、実施例1の磁気記録媒体は金属結晶相が非晶質相によって囲まれたグラニュラー構造をとっており、その結晶相の平均粒径が5.7nmであることがわかった。
【0034】
次に、表1に実施例1で作製した熱アシスト磁気記録媒体の表面粗さRaとタッチダウンパワーの値を示す。表面粗さRaは、Veeco社製AFMタッピングモードを用いて測定した。また、タッチダウンパワーの測定には、GuzikスピンスタンドでDFH(ダイナミック浮上高さ)を制御できるR/WヘッドとAEセンサーを用いて、ヒーターパワーを上昇させていったときのAEシグナルを測定し、このAEシグナルの値がベースから20%以上変化したときのヒーターパワーの値をタッチダウンパワーと規定した。また、以下の実施例及び比較例すべてにおいて、同様の測定法でタッチダウンパワーを算出している。
【0035】
【表1】

【0036】
実施例1の磁気記録媒体の表面粗さRaは、5.5〜6.3Åであることがわかり、また、それらのタッチダウンパワーは103.0〜105.1mWとなった。Cuに2元素を添加したヒートシンク層を有する実施例1−1〜1−8の媒体もCuに3元素を添加したヒートシンク層を有する実施例1−9、1−10の媒体も類似した結果であった。
【0037】
(比較例1)
実施例1と同様の方法で比較例1に係る熱アシスト磁気記録媒体を作製した。ただし、ヒートシンク層102としてCu−0.3at%Zr、Cu−0.4at%Cr、Cu−0.6at%Ti、Cu−0.3at%Ndを用いた。表2に比較例1の磁気記録媒体の表面粗さRaとタッチダウンパワー測定の結果を示す。
【0038】
【表2】

【0039】
比較例1のヒートシンク層を有する媒体の表面粗さRaは、6.8〜7.8Åで、実施例1のヒートシンク層を有する媒体の表面粗さRa=5.5〜6.2Åよりも粗かった。さらに、比較例1の媒体のタッチダウンパワーは、98.7〜102.2mWで、実施例1の媒体のタッチダウンパワー103.4〜105.1mWよりも値が小さかった。このことから、本発明を適用した磁気記録媒体は、高タッチダウンパワーを示し、ヘッドメディアスペーシングを低減できることがわかった。
【0040】
(実施例2)
ガラス基板201に層厚30nmのCr−50at%Tiからなる下地層202と層厚50nmのCuヒートシンク層203を積層し、再度層厚20nmのCr−50at%Ti下地層204を成膜した。これをランプヒーターにて500度まで加熱してから、Cr−10at%Ruから成る下地層205を10nmと、88mol%(Fe−45at%Pt−15at%Ni)−12mol%TiO2から成る磁性層206を10nmスパッタした。さらに、カーボン保護膜207を3nm成膜し、フッ素系のパーフルオロポリエーテル(PFPE)からなる潤滑膜208を塗布した。このように作製した熱アシスト磁気記録媒体の層構成を図2に示す。実施例2−1では、Cuヒートシンク層としてCu−1.0at%Nd−1.0at%Znを用いた。
【0041】
(比較例2)
実施例2のCuヒートシンク層をCu−1.0at%Nd−1.0at%Ta、Cu−1.0at%La−1.0at%Zn、Cu−1.0at%La−1.0at%Taとして、実施例2と同様の方法で比較例2の磁気記録媒体を作製した。
【0042】
表3に実施例2で作製した磁気記録媒体の表面粗さRaとタッチダウンパワーの結果を示す。実施例2−1のヒートシンク層を有する媒体は、比較例のヒートシンク層を有する媒体よりも表面粗さRaが小さく、タッチダウンパワーが大きくなることが示された。
【0043】
【表3】

【0044】
(実施例3)
実施例3において作製した熱アシスト磁気記録媒体の層構成を図3に示す。この熱アシスト磁気記録媒体は、ガラス基板301に層厚25nmのCr−50at%Tiからなる下地層302と層厚50nmのCuヒートシンク層303を成膜した。これをランプヒーターで500度まで加熱し、Crからなる下地層304を30nm成膜した。さらに、85mol%(Fe−45at%Pt−10at%Ni)−15mol%SiO2から成る磁性層305を10nmスパッタして、保護膜306としてカーボンを3nm形成し、フッ素系のパーフルオロポリエーテル(PFPE)からなる潤滑膜307を塗布した。
【0045】
表4に実施例3で作製した磁気記録媒体の表面粗さRaとタッチダウンパワーの結果を示す。表面粗さRaは5.3〜6.0Åで、タッチダウンパワーは103.6〜105.1mWを示した。このことから、第一添加元素と第二添加元素の量を2〜3at%としても表面粗さRa及びタッチダウンパワーはそれほど変化しないことがわかった。
【0046】
【表4】

【0047】
(実施例4)
実施例4において作製した熱アシスト磁気記録媒体の層構成を図4に示す。この熱アシスト磁気記録媒体は、ガラス基板401上に層厚25nmのCr−50at%Tiからなる下地層402と層厚50nmのCuヒートシンク層403を積層し、さらに層厚25nmのCr−50at%Tiからなる下地層404を成膜した。この基板をランプヒーターで500度まで加熱し、Crからなる下地層405を10nm、続けてMgO層406を20nm成膜した。次に85mol%(Fe−55at%Pt)−15mol%SiO2から成る磁性層407を10nm成膜してから、カーボン保護膜408を3nm形成し、フッ素系のパーフルオロポリエーテル(PFPE)からなる潤滑膜409を塗布した。
【0048】
(比較例4)
Cu−1at%Ndからなるヒートシンク層を用いて、実施例4と同様の方法で比較例4−15を作製した。
【0049】
表5に実施例4で作製した磁気記録媒体の表面粗さRaとタッチダウンパワーの結果を示す。実施例4−1〜4−7では、Cuヒートシンク層の第一添加元素量を変化させ、実施例4−8〜4−14は、Cuヒートシンク層の第二添加元素量を変化させてその磁気記録媒体の各種特性を評価した。実施例4のヒートシンク層を有する磁気記録媒体は、比較例4のヒートシンク層を持つ媒体に比べて、表面粗さRaが低く、タッチダウンパワーが高いことが示された。一方、実施例4−1〜4−7の結果より、第一添加元素が0.1〜5%at%の範囲で特に表面粗さRaが低く、タッチダウンパワーが高くなるため望ましい。また、実施例4−8〜4−14に示すように第二添加元素の場合は、0.1〜3at%で特に両特性が良好で、好ましい。
【0050】
【表5】

【符号の説明】
【0051】
101…ガラス基板
102…ヒートシンク層
103…下地層
104…下地層
105…MgO層
106…磁性層
107…保護膜
108…潤滑膜
201…ガラス基板
202…下地層
203…ヒートシンク層
204…下地層
205…下地層
206…磁性層
207…保護膜
208…潤滑膜
301…ガラス基板
302…下地層
303…ヒートシンク層
304…下地層
305…磁性層
306…保護膜
307…潤滑膜
401…ガラス基板
402…下地層
403…ヒートシンク層
404…下地層
405…下地層
406…MgO層
407…磁性層
408…保護膜
409…潤滑膜


【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、前記基板上に形成された複数の下地層と、前記下地層上に形成された磁性層と、基板と磁性層の間の任意の位置に形成されたヒートシンク層を少なくとも有する磁気記録媒体であって、前記ヒートシンク層はCuを主成分として含み、かつ、Ag、Bi、Nd、Coから成る第一添加元素群から選択された元素を1つ以上含み、さらにZn、Ga、Ge、W、Cr、Mo、Tiから成る第二添加元素群から選択された元素を少なくとも1つ以上含むことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項2】
第一添加元素群の元素を0.1〜5at%含むことを特徴とする請求項1の磁気記録媒体。
【請求項3】
第二添加元素群の元素を0.1〜3at%含むことを特徴とする請求項1の磁気記録媒体。
【請求項4】
複数の下地層のうち、少なくとも1層がCr、Pt、MgO、MnO、TiC、TiNからなる群から選択された物質であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の磁気記録媒体。
【請求項5】
磁性層が、L10構造を有する合金を主成分として含むことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の磁気記録媒体。
【請求項6】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を記録方向に駆動する媒体駆動部と、前記磁気記録媒体を加熱するレーザー発生部と、前記レーザー発生部から発生したレーザー光を先端部へと導く導波路とを有して、前記磁気記録媒体に対する記録動作と再生動作とを行う磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対移動させるヘッド移動部と、前記磁気ヘッドへの信号入力と前記磁気ヘッドから出力信号の再生とを行うための記録再生信号処理系とを備える磁気記録再生装置において、前記磁気記録媒体が請求項1〜5の何れか1項に記載の磁気記録媒体であることを特徴とする磁気記録再生装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−221544(P2012−221544A)
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−90073(P2011−90073)
【出願日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【出願人】(000002004)昭和電工株式会社 (3,251)
【Fターム(参考)】