熱磁複製型磁記錄方法和磁碟裝置的製作方法
2023-10-07 01:51:29 2
專利名稱：熱磁複製型磁記錄方法和磁碟裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及與超高密度磁記錄技術(ultra-high densitymagnetic recording technology)有關的熱磁複製型磁記錄方法(magnetic recording method utilizing thermo-magneticprinting)、熱磁複製型記錄介質(magnetic recording media forthermo-magnetic printing)以及磁記錄再現裝置(magnetic diskrecording apparatus)。
背景技術：
隨著信息處理技術的發展，各種領域的數位化急速發展。除原來的個人計算機、伺服器外，在家電·音頻等中也需要儲存大量的數字信息數據，為儲存這些巨大的數據，要求作為非易失性文件系統的核心的磁碟裝置至此也增大而快速大容量化。所謂磁碟裝置的大容量化，意味著進一步提高記錄在記錄介質上的位(bit)密度、面記錄密度。
目前實用化的磁碟裝置採用的記錄方式一般叫作面內記錄方式。這是將在與盤基片面相平行的方向上具有大的矯頑力的強磁體(ferromagnetic substance)薄膜作為記錄介質，通過使該記錄介質在基片面內方向上磁化來記錄信息的方式。此時，面內磁化成180度的角度而對置的磁化反轉部分對應於比特1。
為提高面記錄密度，需要同時增加盤圓周方向的位密度(線記錄密度)和盤半徑方向的位密度(軌道密度)。軌道密度受到記錄/再現頭的軌道寬度形成過程和機構系統的定位精度限制，但這些主要而言不過是技術上的問題。與此不同，認為線記錄密度的增大由於記錄介質是強磁性微粒子的集合體這一事實而受到原理上的制約。
面內記錄方式中，由於以磁化反轉部分為中心將磁化部分彼此對置，所以在該磁化反轉部分周邊，在減少磁化的方向上產生稱為反磁場的大的內部磁場。由於該反磁場，磁化反轉部分中形成具有有限寬度的磁化過渡區域，即磁化未達到充分飽和的區域。
該磁化過渡區域比較寬時，隨著位間隔變窄，磁化過渡區域彼此幹擾(幹涉)，引起實際的磁化反轉位置移動等問題。因此，磁化過渡區域的寬度需要至少小於位間隔。
因此，為提高線記錄密度，需要記錄介質抵消反磁場而磁化的結構，具體說，在提高記錄介質的矯頑力的同時，降低記錄磁性膜的厚度來抑制反磁場。這樣，線記錄密度受到記錄介質的結構和磁特性的強烈限制。
標準的面內記錄方式中，優選線記錄密度和軌道密度之比約為5～10左右。在該條件的基礎上，實現每1平方英寸100Gb(Gb＝10的9次方bit)的記錄介質的情況下，圓周方向的位間隔約為25nm。另一方面，通過簡單的模型估計磁化反轉寬度為25nm以下的記錄介質的必要特性時，記錄介質膜厚15nm以下、矯頑力5kOe(奧斯特)以上是必要條件。
但是，認為在可使用的磁極材料中可期待的最大飽和磁通密度(下面叫Bs)為2.4T(特斯拉)的前提條件下，面內記錄方式的記錄元件可產生的記錄磁場最高9kOe左右是其極限。此時，若介質記錄層的矯頑力超出5kOe，則難以確保儘可能將記錄介質充分磁化的記錄磁場。
此外，Co合金類磁性膜中磁性膜的厚度在15nm以下時，實際的記錄介質晶粒的體積變小，因此與各個粒子的磁各向異性能量(即，用於將磁化穩定到一定方向上的能量)相比，熱能(即擾亂磁化的能量)變得不能忽視。
這樣，磁化的熱漲落變得明顯，出現記錄磁化大小隨著時間的經過而減少的熱退磁問題。為抑制熱退磁，需要進一步增大矯頑力或增大晶粒的體積。
然而，如上所述，在磁頭的磁場受到限制的情況下，許可的矯頑力有上限。另外，為了晶粒的體積增大而增加膜厚意味著反磁場的增加造成的磁化過渡區域的增大，即可能降低線記錄密度。
另一方面，按面內方向的晶體大小確保晶粒體積時，記錄介質內磁化分布的隨機性增大，因此表現出介質噪聲增大，得不到充分的信號S/N比。這樣，可以預想為了實現滿足耐熱退磁、低噪聲、充分記錄這樣的條件並且超出每1平方英寸100Gb的面內紀錄，其原理的困難。
為避免該原理上的困難而提出的是垂直記錄方式。垂直記錄方式是與膜面垂直地形成薄膜記錄介質的磁化的方式，記錄原理與原來的面內磁記錄介質的情況不同。垂直磁記錄方式不對置相鄰的磁化，而是反平行排列，因此不受到反磁場的影響。從而，可期待磁化過渡區域非常狹窄，容易提高線記錄密度。由於同樣理由，對記錄介質薄膜化的要求不像面內記錄那樣強烈，因此可確保對熱退磁有高的耐性。
這樣，垂直磁記錄方式作為本質上適合於高密度記錄的方式而受到關注，提出了各種記錄介質的材料、結構和與其組合的薄膜磁頭的結構。垂直記錄方式中有使用垂直磁化膜單體的介質的方式、除垂直磁化膜外還設置與其盤基片側相鄰的低矯頑力和高飽和磁通密度的磁通保持(keeper)層的方式。
使用具有磁通保持層的2層垂直磁記錄介質時，認為有以下兩個優先(1)可降低記錄層內產生的反磁場；(2)通過與單磁極型的記錄元件組合，與面內記錄使用的環形磁頭相比，可產生具有更急劇的分布的大的記錄磁場。關於該技術，例如記述在非專利文獻1中。
作為該方式的垂直磁記錄介質，討論在坡莫合金、Fe類非晶合金或微細晶體合金等軟磁性層構成的磁通保持層上，設置CoCr合金構成的垂直磁化膜的介質等。而且，近年來，作為記錄層，近年來討論了在(Co/Pd)n、(Co/Pt)n等的所謂人工晶格膜、SiO2中分散了Co類磁性微粒子的所謂粒狀介質，作為保持層，使用著通過使用反強磁體而穩定了磁疇的層疊膜、或將強磁性層彼此反強磁性地耦合的磁性多層膜等。
如上所述，作為替換現有的面內磁記錄方式的技術，使用具有保持層的記錄介質的垂直磁記錄方式是有希望的，但該方式中也有記錄密度的界限。其最大的原因是通過記錄磁場達到原理上的上限並不能提高決定記錄介質的長期穩定性的磁各向異性能量。
垂直記錄中，如上所述，在可期望比面內記錄的環形頭大的記錄磁場的、例如面記錄密度為每1平方英寸1Tb(Tb＝10的12次方bit)作為前提的參數設定中，考慮磁場分布形狀等時，使用具有作為過渡金屬磁性體的最大飽和磁通密度的約2.4T＝24kG(千高斯)的材料，也只有16kOe左右是記錄磁場的上限這樣的研究結果(非專利文獻2)。此時，記錄介質的各向異性磁場許可值最大為16kOe左右。
至此，通過模擬面記錄密度為每1平方英寸1Tb的磁記錄可能性來討論的幾個例子中，任何一個都需要20kOe左右的各向異性磁場，預料上述是不足的。因此，考慮在僅利用磁方式的記錄方式中導入新的要素，來實現更高的記錄密度的方法。這些大致考慮下面的2個候選。
(1)熱輔助記錄(或混合記錄)通過僅在施加記錄磁場時降低記錄介質的磁各向異性能量，可在室溫下對各向異性磁場比記錄磁場大的記錄介質進行寫入。因此，與使用相同強度的記錄磁場的純粹的磁記錄相比，可使用由具有更大的磁各向異性能量的小晶粒構成的記錄介質，可實現更高的記錄密度。
關於該方法，至今已經提出了幾種介質結構和頭結構(例如非專利文獻3)。
(2)熱磁複製記錄在來自記錄元件的磁場下，與通常的磁記錄同樣，在將磁化圖形寫入記錄介質中的特定層後，通過加熱記錄密度而將該磁化圖形複製到另外的層，實質上增大記錄層的膜厚，確保長期穩定性。起初寫入的層單獨而言熱穩定性低也可以，因此可使用由小的晶粒構成的記錄介質，可實現更高的記錄密度。
關於該方法，在光磁記錄領域中進行了討論。尤其，認為其是不經過光記錄中一般進行的消除過程而可直接重寫的技術的候補。
例如，專利文獻1中，公開了一種技術在對用於磁寫入的Co-Cr合金薄膜和複製其圖形的稀土類—過渡金屬合金薄膜進行了組合的介質上，通過組合磁記錄和光照射的方法記錄。另外，專利文獻2中公開了一種技術從矯頑力通過加熱而增大的「記錄層輔助層」，向矯頑力通過加熱而降低的「記錄層」上複製磁化圖形。
專利文獻1日本特開昭63-276731號公報專利文獻2日本特開平2-189751號公報非專利文獻1IEEE Transactions on Magnetics，Vol.MAG-20，No.5，September 1984，pp.657-662，Perpendicularmagnetic recording-Evolution and future』非專利文獻2IEEE Transactions on Magnetics，Vol.MAG-39，No.4，July 2003，pp.1955-1960，Recording fieldanalysis of narrow-track SPT head with side shields，taperedmain pole，and tapered return path for 1 Tb/in2』非專利文獻3Journal of Applied Physics，Vol.87，No.9，May 2003 pp.539 8-5403，『Disk recording beyond 100 Gb/in2Hybrid recording？』但是將上述(1)的方法適用於磁碟裝置中的最大問題是磁頭的集成化。通常本方法中，對記錄介質上的大致同一區域進行施加磁場和加熱是前提，在構成磁頭的1個滑動器上搭載磁場產生構件和記錄介質加熱構件是非常困難的。因此，實際上進行如下實驗將磁場施加構件配置在記錄介質的上面側，將記錄介質加熱構件配置在記錄介質的下面側。
這樣，使用作為同時進行磁場施加和介質加熱的記錄方式的(1)的方法來實現磁記錄再現裝置的情形，作為強烈要求小型化、薄型化的磁碟裝置中使用的技術是極其不利的。
在上述(2)的方法中，可以說公開了滿足熱磁複製記錄的要件的基本結構，但這些目的不過是在與光磁記錄的重寫記錄，因此出現保持原樣仍不能適用於磁碟裝置的問題。
例如，專利文獻1中，記錄元件和作為加熱/再現構件的光束夾持著記錄介質配置在相反側。可以說這種情況作為今後日益要求小型化、薄型化的磁碟裝置的技術是不利的。
此外，專利文獻2中，首先通過來自磁極的磁場在具有鐵氧體磁體(ferrimagnetic substance)特性的「記錄層」上形成圖形，將其複製到「記錄輔助層」，再向「記錄層」照射光束進行信號再現，但與以光頭進行信號再現為前提的光磁記錄不同，磁碟裝置中，必須進行使用所謂磁電阻效應的再現，因此不適用由鐵氧體磁體層開始的再現。例如，非專利文獻2中，討論了將鐵氧體磁體用於記錄介質一部分的磁記錄。
這樣，公開了由稀土類元素—過渡金屬化合物構成的記錄介質隨著磁疇壁生成而噪聲急劇增大、不利於高記錄密度的磁記錄的結果。因此，像專利文獻2那樣，在鐵氧體磁性層形成基於磁場的磁化圖形時，複製原本噪聲大的信號。此外，由於從相同鐵氧體磁性層再現信號，因此將其用於磁記錄時，僅得到S/N比低的信號，不適用於面向磁碟的高密度磁記錄。
還有，面向磁碟的磁記錄方式中，記錄磁場達到了物理界限。另一方面，為提高對熱漲落退磁的耐性而增大記錄介質的磁各向異性來得到記錄性能，考慮下面2個方式(1)僅記錄時降低磁各向異性的熱輔助方式；(2)通過記錄後向其他層複製、實際上增大膜厚(體積)來確保長期穩定性的熱磁複製記錄。但是，任一個現有技術都不適用於小型且大容量的HDD用磁記錄技術。
發明內容
本發明的目的是提供一種記錄方式、記錄介質和可集成化的磁記錄再現裝置，可兼顧耐熱退磁性和降低噪聲，可實現1Tb/in2的超高記錄密度。
為達到上述目的，本發明的熱磁複製型記錄介質，其特徵在於包括基片、第一記錄層、在上述第一記錄層和基片之間形成的第二記錄層、在上述第一記錄層和第二記錄層之間形成的中間層；上述第二記錄層在環境溫度Ta下，具有大於上述第一記錄層的磁各向異性或矯頑力，在比環境溫度Ta設定得高的溫度Tw下，具有比上述第一記錄層小的磁各向異性或矯頑力。
另外，本發明的磁記錄再現裝置，其特徵在於包括熱磁複製型記錄介質、具有施加記錄磁場的記錄元件的記錄頭、加熱熱磁複製型記錄介質的加熱構件；上述熱磁複製型記錄介質包括基片、第一記錄層、在上述第一記錄層和基片之間形成的第二記錄層、在上述第一記錄層和第二記錄層之間形成的中間層，上述第二記錄層在環境溫度Ta下具有大於上述第一記錄層的磁各向異性或矯頑力，在比環境溫度Ta設定得高的溫度Tw下，具有比上述第一記錄層小的磁各向異性或矯頑力；上述加熱構件配置在上述記錄元件的尾側。
另外，本發明的熱磁複製記錄方法，對記錄介質進行處理，其特徵在於上述記錄介質包括基片、第一記錄層、在上述第一記錄層和基片之間形成的第二記錄層、在上述第一記錄層和第二記錄層之間形成的中間層，上述第二記錄層在環境溫度Ta下，具有大於上述第一記錄層的磁各向異性或矯頑力，在比環境溫度Ta設定得高的溫度Tw下，具有比上述第一記錄層小的磁各向異性或矯頑力；對上述記錄介質進行如下處理首先施加記錄磁場而在第一記錄層形成磁化圖形，接著進行加熱將第一記錄層的磁化圖形複製到第二記錄層。
為達到上述目的，本發明中，在熱磁複製記錄方式中，將在環境溫度下低Ms且高Hc、加熱時變為高Hs且低Hc的鐵氧體磁體用作被複製層。
根據本發明的記錄方式、記錄介質和磁記錄再現裝置，由於被複製層的磁化在磁場記錄時小、通過加熱複製時增大，重寫等的記錄性能仍很高，可提高長期穩定性，可抑制再現時的噪聲，可實現每1平方英寸300Gb的高面記錄密度。
採用本發明的記錄介質，其特徵是包括第一記錄層、第二記錄層、上述第一記錄層和第二記錄層之間形成的中間層。
第一記錄層通過記錄磁場形成磁化圖形。而第二記錄層包含在環境溫度下具有不通過記錄磁場形成磁化圖形的矯頑力、並且在高於環境溫度的溫度下降低矯頑力的同時增加飽和磁化的材料。
這裡環境溫度Ta是通過加熱構件故意不使記錄介質升溫時的環境溫度。這相當於磁記錄再現裝置可正常動作的溫度範圍，例如在硬碟驅動器中為-10℃～60℃的範圍。
另外，中間層切斷第一及和第二記錄磁場的交換耦合，靜磁耦合第一記錄層和第二記錄層。
一般地，連續堆積2個強磁體薄膜時，通過交換耦合出現兩者的磁化對齊到相同方向上的傾向。另一方面，已知插入某一厚度以上的中間層時，該交換耦合減小，取而代之出現依賴於二者的飽和磁化的基於塞曼(Zeeman)能量的靜磁耦合。
交換耦合和靜磁耦合都是將2個磁性體的磁化對齊到相同方向的效果。
但是，與交換耦合是在溫度上升的同時單調減少的相互作用相對，靜磁耦合是依賴於飽和磁化的效果，因此像上述第二記錄層那樣，在使用飽和磁化隨溫度一起增加的磁性體的情況下，可通過加熱增強耦合。
2個磁性體上作用靜磁耦合時，其等效於雙方的磁性體內部的反磁場減少。反磁場的增減一般表現為在磁化曲線的矯頑力附近的傾度，因此置於層疊膜的磁化曲線中，飽和磁化增大，而且上述傾度增大時，靜磁耦合可產生作用。
這樣，通過將第一記錄層和第二記錄層間隔著中間層而層疊來靜磁耦合的記錄介質，首先，對於該記錄介質通過施加磁場在第一記錄層形成磁化圖形。接著，加熱施加磁場後的第一記錄層的磁化圖形，將該磁化圖形複製到第二記錄層。
經過這些一連串的記錄動作，經中間層相鄰的第一和第二記錄層內的晶粒基本作為一個組(cluster)動作。其結果是，可以製成如下記錄介質第一和第二記錄層內的晶粒中，實際的晶粒體積增大，從而磁疇結構穩定，降低介質噪聲，而且可提高耐熱退磁性。
由於第一記錄層和第二記錄層之間插入中間層12，因此重寫時第一記錄磁場的磁化圖形和第二記錄磁場的磁化圖形不同時，也可抑制不同的磁化圖形之間的幹擾，從而可實現在重寫特性方面優越的記錄介質。
採用本發明的記錄介質中記錄磁化圖形的記錄方式，以不同的定時施加用於向第一記錄層記錄磁化圖形的磁場、和進行用於將第一記錄層的磁化圖形複製到第二記錄層的加熱，因此磁頭的集成化容易，可實現磁記錄裝置的小型化、薄型化。
圖1是作為第一實施例的磁記錄再現系統的模式圖。
圖2是作為第一實施例的磁記錄再現系統的斜視圖。
圖3是用於第一實施例中的記錄介質的磁特性的溫度依賴性。
圖4是表示第一實施例中通過光照射的有無變化而熱退磁的測定數據。
圖5是表示用於第一實施例中的記錄介質的結構的細節的剖面圖。
圖6是採用第一實施例的磁碟裝置的示意圖。
圖7是表示第二實施例的重寫動作的斜視圖。
圖8是第二實施例的重寫和退磁量的中間層厚度依賴性。
圖9是表示用於第三實施例中的記錄介質的結構的細節的剖面圖。
圖10是表示第三實施例中使用的記錄介質的飽和磁化的溫度依賴性的特性圖。
圖11是第四實施例中使用的記錄介質的第二記錄層的平面觀察圖。
圖12是表示第五實施例中記錄元件和加熱構件的最佳距離的斜視圖。
圖13是表示第六實施例中使用的記錄介質的磁特性的溫度依賴性的特性圖。
具體實施例方式
下面參考附圖詳細說明採用本發明的具體磁記錄介質。
實施例1圖1是實施本發明的磁記錄再現系統的模式圖。再現元件省略了。圖2中表示相同系統中加上再現元件後的其斜視圖。
記錄元件101包括產生記錄磁場16的磁極17、向其提供磁通的磁軛18、返迴路徑19、及對它們進行勵磁的導體線圈20。加熱元件102包括雷射光源26和光導波路27。雷射光源27優選使用產生波長500nm以下的光的半導體雷射器。
這裡，記錄元件101和磁通保持層36形成磁通環流的磁路，記錄介質插入其中間來配置，因此施加從磁極17朝向磁通保持層36的記錄磁場16，即與記錄介質表面大致垂直的磁場。
記錄介質具有第一記錄磁場11、中間層12和第二記錄層13，相對記錄元件向圖中左方向移動。因此，用於使記錄介質局部升溫的加熱構件102相對記錄元件位於尾側。
通過該配置，可以實現如下一系列記錄動作來自記錄元件10的記錄磁場16施加到記錄介質上，在第一記錄層11形成磁化圖形14，之後通過照射從加熱構件102發出的光25，將磁化圖形15複製到第二記錄層13。
為更詳細說明記錄動作原理，圖3表示出使用的記錄介質各層的矯頑力和飽和磁化的溫度依賴性。
第一記錄層11是由CoCrPtB多晶構成的強磁性層。作為第一記錄層11，可以是在SiO2矩陣中分散Co類合金晶粒的所謂粒狀強磁性層。任何一個層中，易磁化軸都配置為相對膜面垂直的成分為主。
這些強磁體中，具有一般相對溫度上升而矯頑力、飽和磁化一起單調減少的溫度特性。第二記錄層中使用作為鐵氧體磁體的TbFeCo。鐵氧體磁體的特徵是具有叫做飽和磁化為0的「補償點」(圖3的Tcmp)的特性溫度。該Tcmp附近，矯頑力為極大值，因此溫度依賴性為圖3的上部虛線所示的曲線。利用這些溫度特性的記錄動作如下。
首先，環境溫度Ta下，從磁極產生預期的記錄磁場，在第一記錄層11形成磁化圖形14。這裡，第二記錄層13的矯頑力設定得充分大，以使得不被記錄磁場16磁化。第二記錄層13的飽和磁化設定得小，小到使得從第二記錄層13產生的靜磁場與記錄磁場16幹擾、而不使形成在第一記錄層11上的磁化圖形磁致伸縮的程度。具體來說，第二記錄層的室溫下的最佳飽和磁化的範圍是200～500emu/cc。
接著由加熱構件102向磁化圖形14施加照射光25。這裡，照射光25的光斑中心部上升到溫度Tw。此時，第二記錄層13的磁化像圖3的下部那樣增大，因此，第一記錄層11和第二記錄層13之間的靜磁耦合能量增大，兩層的磁化平行對齊，能量穩定。
這裡，如圖3上部所示，第二記錄層13的矯頑力與升溫一起急劇減少，因此，溫度Tw下，降低第一記錄層11的矯頑力。這樣，溫度Tw下，第二記錄層13的磁化15容易旋轉。這樣，在第二記錄層13上複製磁化圖形14。
經過這些一連串的動作，間隔著中間層而相鄰的第一和第二記錄層內的晶粒基本作為一組動作。其結果，第一和第二記錄層內的晶粒中，實際的晶粒體積增大。
圖4表示利用磁極記錄後進行光照射時和不進行光照射時的信號電平隨經過時間變化的情況。明確知道，進行光照射時，熱退磁被大幅度抑制，通過熱磁複製，有效晶粒體積增大。
參考圖5詳細說明本實施例使用的記錄介質的結構。該記錄介質按順序在盤基片38上層疊緩衝層37、保持層36、間隔層35、第二記錄層13、中間層12、第一記錄層11、保護膜和潤滑層31。
作為盤基片38，使用氧化鋁和玻璃。一般地，基片材料的選擇對系統熱傳導產生大的影響。因此，需要選擇緩衝層37，以使得加熱冷卻過程最佳化。另外，使用氧化鋁基片的情況下，僅由金屬構成緩衝層37時，熱擴散過大，故雷射的加熱不充分，在緩衝層37的一部分中使用Al或Si的氧化物時，熱擴散被抑制，可在非常短的時間內升溫。此時的加熱、冷卻特性與玻璃基片的情況相同。
磁通保持層36起到將從記錄元件101的磁極17輸出的磁通16有效地傳送到副磁極的作用。因此，磁通保持層的特性對記錄特性產生大的影響。一般地，從記錄磁場強度的觀點看，優選磁通保持層的飽和磁化大，磁導率越高則記錄效率越好。
但是，飽和磁化大的強磁性材料通常軟磁性差，多具有複雜的磁疇結構。該磁疇是所謂的尖峰噪聲的原因，據說會使裝置的出錯率劣化，但本發明中，在熱磁複製動作中，通過重疊來自第一記錄磁場以外的磁場可擾亂第二記錄層的磁化圖形。
因此，本實施例中，作為磁通保持層36，使用包含Co的非晶質合金，例如CoTaZr、FeTaC等微晶體材料，可同時滿足良好的記錄特性、抑制尖峰噪聲、及外部磁場穩定性。使用以強磁性層/非磁性層/強磁性層這種3層結構為基礎的由多層膜構成的磁通保持層，不會觀測到明顯的尖峰噪聲。而且，通過在上述非磁性層中使用Ru、Rh、Cr、Ir，可幾乎完全抑制尖峰噪聲。這是由於在上下的強磁性層中產生反強磁性耦合，磁疇結構更穩定。此外，使用該反強磁性耦合型的磁通保持層的情況下，由於適度抑制磁導率，可實現對外部磁場的穩定性和高的記錄效率。
作為第二記錄層13，作為稀土類元素除Tb外還有Gd、Nd、Dy、Ho、Er，作為過渡金屬可將Fe、Ni、Co之一單獨或組合使用，可得到同樣的特性。包含上述稀土類元素和Fe或Co的石榴石型氧化物、MnBi也可得到同樣的溫度特性，因此可實現與本實施例完全相同的結構。
作為中間層12，使用Ru時可得到最佳的記錄特性。另外，使用含Cr或Ti的合金時可得到幾乎相同的特性。另外，中間層12作為第一記錄層11的基底層也很重要，可控制第一記錄層11的磁性例子的分散。
作為第一記錄層11，可使用與通常的垂直磁記錄中使用的記錄層相同的材料。這裡，使用由Si-O分離了CoCrPtB晶體的多晶磁性膜。可使用Co/Pt或Co/Pd多層膜等所謂的人工晶格膜。
圖6表示搭載了具有本實施例公開的介質加熱構件的磁記錄頭和記錄介質的、磁碟裝置的示意圖，形成磁記錄頭的滑動構件121由懸臂122支持，由定位機構123確定在盤124上的位置，在預期的場所進行信息讀寫。
盤124由主軸電機125控制旋轉，在盤124上預先記錄表示位置的信號(伺服信號)，在由機構控制電路129來處理頭所讀取的伺服信號的基礎上，通過反饋到定位機構123來進行閉環控制。
通過外部接口126輸入的用戶數據由數據編碼和記錄電路127以適合於磁記錄系統的方法來編碼、整形，變換為記錄電流波形，通過對記錄元件勵磁而向介質中寫入比特(bit)。相反從寫入的比特出來的洩漏磁場由再現元件檢測，從而變換為電信號，經由數據再現和解碼電路128以適合於磁及路系統的方法進行波形整形、解碼處理，再現用戶數據。
這樣動作的磁碟裝置中使用採用本發明的熱磁複製記錄方式的結果是，實現線記錄密度2MBPI(MBPI比特數是每1英寸10的6次方)、軌道密度250kTPI(kTPI軌道數是每1英寸10的3次方)，即，面記錄密度可以實現每1平方英寸500Gb。由此，可廉價提供小型、大容量的磁碟裝置。
實施例2圖7是表示在採用本發明的熱複製型磁記錄再現系統中，從舊的記錄數據上寫入新記錄數據的動作、即重寫動作中的狀況的斜視圖。
通過來自磁極17的磁場在第一記錄層形成磁化圖形後，關注通過加熱構件升溫前的狀態，第一記錄層11的磁化圖形和第二記錄層13的磁化圖形不同。因此，對於形成記錄圖形的場所，從第二記錄層13的磁化圖形出來的靜磁場使第一記錄層11的磁化劣化。
這意味著舊的記錄數據的圖形幹擾到新的記錄數據，作為記錄特性，帶來重寫特性的劣化。為防止該幹擾，必須在第一記錄層和第二記錄層中間形成中間層12。
圖8是對於按從0nm(無中間層)到10nm來改變中間層的磁記錄介質，進行記錄動作後測定重寫特性和100天後的信號劣化量的結果。
沒有中間層的情況下，第一和第二記錄層間產生交換耦合。因此，利用磁場向第一記錄層記錄時，第二記錄層的磁化狀態進行強的幹擾，從而難以在第一記錄層上寫入新的磁化圖形。其結果，重寫特性非常劣化，這種膜結構不適合用於熱複製型磁記錄。另一方面，如本發明那樣插入中間層時，重寫特性改善。
這裡，優選中間層的膜厚在1nm以上。這是由於對從殘留在第二記錄層中的舊的記錄數據來的靜磁場在重寫過程中產生超出需要的幹擾進行了控制。另一方面，中間層厚超出8nm時，由熱退磁造成的信號劣化量急劇增大。認為這是由於第一記錄層和第二記錄層過分離開，故熱磁複製時的靜磁耦合減弱，磁化圖形的複製不充分。
從本實施例的討論可知，優選中間層厚為1nm到8nm。
實施例3圖9是實施例3使用的記錄介質的剖面圖。第三實施例的磁記錄介質中，第二記錄層為上部強磁性層13a/反平行耦合層32/下部強磁性層13b這樣的3層結構。上部強磁性層13a選擇低溫下的飽和磁化比下部強磁性層13b小、並且磁化消失的居裡溫度好的材料。反平行耦合層32使用Ru、Rh、Cr、Ir等，可將上下的強磁性層的磁化耦合為始終反平行。
圖10是表示上部強磁性層、下部強磁性層的飽和磁化的溫度依賴性的特性圖、及由3層膜構成的第二記錄層(上部強磁性層13a/反平行耦合層32/下部強磁性層13b)的飽和磁化的溫度依賴性的特性圖。
由於上部強磁性層和下部強磁性層的溫度特性、及將它們反平行耦合，所以3層膜總計的飽和磁化相對溫度的擺動與圖3所示的單層的鐵氧體磁性膜完全相同。
因此，通過使第二記錄層為3層膜，而在上下強磁性層中，不僅可使用一般而言不容易處理的稀土類化合物，還可使用以Co或Fe為主的強磁體，可進行熱磁複製記錄。
實施例4圖11是第四實施例中使用的記錄介質的第二記錄層的平面TEM觀察圖像。至此的實施例中，第二記錄層不管是單層還是多層，都是磁性體在膜面內方向連續的結構。實施例4的記錄介質中，如圖11所示，採用由鐵氧體磁體構成的磁性粒子62被非磁性體61分離的膜結構。作為非磁性體61，使用Al、Si、Ta之一的氧化物及其中之一的氮化物。使用氧化物的情況下，由於產生磁性粒子的服飾，因此是不適當的。另一方面，使用氮化物的情況下，耐蝕性良好，通過使磁性粒子孤立，與連續的膜結構的情況相比，將S/N比提高約2dB。作為磁性粒子62，使用實施例1～3所示的材料可得到同樣的效果。
實施例5圖12表示在採用本發明的磁碟裝置中，記錄元件的磁極與加熱構件的距離的最佳值。L是磁極的尾側緣到加熱構件產生的熱斑中心的距離，B表示本盤裝置的最大比特長度。
為了有效進行熱磁複製記錄，在通過加熱構件升溫的時刻，優選來自第一記錄層的靜磁場儘可能大。一般地，比特長越長，從記錄軌道出來的靜磁場增大，因此優選L儘可能大。實際裝置中，從線記錄密度和信號處理效率等考慮，最大的比特長B固定，因此L需要至少大於B。即，L＞B是在設計盤裝置時必要的。本實施例中，通過採用該設計規則。可高效率地進行熱磁複製記錄，可構成長期穩定地動作的磁碟裝置。
所謂上述尾側，相對於記錄介質，位於和記錄元件相同的一側，並且相對於記錄元件相對磁記錄介質的相對運動，比記錄元件的記錄磁場產生部位靠後。
實施例6以上實施例中，第二記錄層中使用具有補償溫度的鐵氧體磁體，但只要是飽和磁化通過加熱而增大、且矯頑力或各向異性磁場減少的磁體都可實現同樣的記錄動作。
圖13表示其中一例，表示第二記錄層中使用由FePt/FeRhIr構成的2層膜，且第二記錄層以外使用與實施例1相同的結構時的各記錄層的磁特性。
觀察圖13，在環境溫度Ta下，矯頑力是第二記錄層大於第一記錄層，第二記錄層的飽和磁化與1Ta時相比，在記錄溫度Tw下增大。這如實施例1所述，滿足實現本發明的熱複製磁記錄的要件。
如一般所知，FeRh合金具有如下特徵在低溫下是反強磁性，在某一轉移溫度以上的高溫下變為強磁性。反強磁體不具有飽和磁化，但本實施例中，第二記錄層包含FePt膜，因此在環境溫度Ta下，僅表現出FePt膜的飽和磁化，在設定為高於上述轉移溫度Tr的溫度的記錄溫度Tw下，由於FeRhRm膜的飽和磁化相加，因此具有總的飽和磁化增大的特性。
該轉移溫度Tr附近的第二記錄層的矯頑力急劇降低，起因於由飽和磁化增大而引起的各向異性磁場的降低。
另外，這裡使用FePt/FeRhIr，但為了對應於環境溫度、記錄溫度的設定，可用其他組成構成第二記錄層。在確認的範圍內，FePtM1/FeRhM2(其中，M1是不大於組成比30％的Ni、Cr、Pd之一或其中2種的組合。M2是不小於組成比10％的任意添加元素，Ir、Ru、Pt等是代表)可得到同樣結果。
本發明除具有使用了玻璃基片或氧化鋁基片的3.5英寸以下的形狀因子(form factor)的小型磁碟裝置外，可以用於使用了聚碳酸酯基片的光磁記錄裝置，尤其是記錄介質和記錄再現機構可分離的所謂可移動型外部存儲裝置中。也可用於記錄介質的一面具有多個磁記錄再現元件的磁記錄再現裝置中。
權利要求
1.一種熱磁複製型記錄介質，其特徵在於包括基片、第一記錄層、在上述第一記錄層和基片之間形成的第二記錄層、在上述第一記錄層和第二記錄層之間形成的中間層；上述第二記錄層在環境溫度Ta下，具有大於上述第一記錄層的磁各向異性或矯頑力，在比環境溫度Ta設定得高的溫度Tw下，具有比上述第一記錄層小的磁各向異性或矯頑力。
2.根據權利要求1所述的熱磁複製型記錄介質，其特徵在於上述中間層的厚度在1nm以上、8nm以下的範圍內。
3.根據權利要求1所述的熱磁複製型記錄介質，其特徵在於在比環境溫度Ta設定得高的溫度Tw下的第二記錄層的飽和磁化，比環境溫度Ta下的第二記錄層的飽和磁化大。
4.根據權利要求1所述的熱磁複製型記錄介質，其特徵在於上述第二記錄層包含在環境溫度Ta以下具有補償點溫度Tcmp的鐵氧體磁體。
5.根據權利要求4所述的熱磁複製型記錄介質，其特徵在於上述鐵氧體磁體包含稀土類元素與過渡金屬元素的化合物。
6.根據權利要求1所述的熱磁複製型記錄介質，其特徵在於上述第二記錄層是間隔著反平行耦合層而層疊上部強磁性層和下部強磁性層而成的結構。
7.根據權利要求1所述的熱磁複製型記錄介質，其特徵在於上述第二記錄層的由鐵氧體磁體組成的磁性粒子用非磁體分離。
8.一種磁記錄再現裝置，其特徵在於包括熱磁複製型記錄介質、具有施加記錄磁場的記錄元件的記錄頭、加熱熱磁複製型記錄介質的加熱構件，上述熱磁複製型記錄介質包括基片、第一記錄層、在上述第一記錄層和基片之間形成的第二記錄層、在上述第一記錄層和第二記錄層之間形成的中間層，上述第二記錄層在環境溫度Ta下具有大於上述第一記錄層的磁各向異性或矯頑力，在比環境溫度Ta設定得高的溫度Tw下，具有比上述第一記錄層小的磁各向異性或矯頑力，上述加熱構件配置在上述記錄元件的尾側。
9.根據權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其特徵在於從上述記錄元件施加記錄磁場、在上述第一記錄層形成磁化圖形後，通過上述加熱構件加熱，而將上述第一記錄層的磁化圖形複製到上述第二記錄層。
10.根據權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其特徵在於上述加熱構件的介質對置面的中心和上述記錄元件的介質對置面的尾側端部之間的距離，比預先設定的最大記錄波長大。
11.根據權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其特徵在於還包括具有再現元件的再現頭。
12.根據權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其特徵在於上述中間層的厚度在1nm以上、8nm以下的範圍內。
13.根據權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其特徵在於在比環境溫度Ta高的溫度下的第二記錄層的飽和磁化，比環境溫度Ta下的第二記錄層的飽和磁化大。
14.根據權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其特徵在於上述第二記錄層包含在環境溫度Ta以下具有補償點溫度Tcmp的鐵氧體磁體。
15.根據權利要求14所述的磁記錄再現裝置，其特徵在於上述鐵氧體磁體包含稀土類元素與過渡金屬元素的化合物。
16.根據權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其特徵在於上述第二記錄層是間隔著反平行耦合層而層疊上部強磁性層和下部強磁性層而成的結構。
17.根據權利要求8所述的磁記錄再現裝置，其特徵在於上述第二記錄層的由鐵氧體磁體組成的磁性粒子用非磁體分離。
18.一種熱磁複製記錄方法，對記錄介質進行處理，其特徵在於上述記錄介質包括基片、第一記錄層、在上述第一記錄層和基片之間形成的第二記錄層、在上述第一記錄層和第二記錄層之間形成的中間層，上述第二記錄層在環境溫度Ta下，具有大於上述第一記錄層的磁各向異性或矯頑力，在比環境溫度Ta設定得高的溫度Tw下，具有比上述第一記錄層小的磁各向異性或矯頑力；對上述記錄介質進行如下處理首先施加記錄磁場而在第一記錄層形成磁化圖形，接著進行加熱將第一記錄層的磁化圖形複製到第二記錄層。
19.根據權利要求18所述的熱磁複製記錄方法，其特徵在於上述中間層的厚度在1nm以上、8nm以下的範圍內。
20.根據權利要求18所述的熱磁複製記錄方法，其特徵在於在比環境溫度Ta設定得高的溫度Tw下的第二記錄層的飽和磁化，比環境溫度Ta下的第二記錄層的飽和磁化大。
21.根據權利要求18所述的熱磁複製記錄方法，其特徵在於上述第二記錄層包含在環境溫度Ta以下具有補償點溫度Tcmp的鐵氧體磁體。
22.根據權利要求18所述的熱磁複製記錄方法，其特徵在於上述鐵氧體磁體包含稀土類元素與過渡金屬元素的化合物。
23.根據權利要求18所述的熱磁複製記錄方法，其特徵在於上述第二記錄層是間隔著反平行耦合層而層疊上部強磁性層和下部強磁性層而成的結構。
24.根據權利要求18所述的熱磁複製記錄方法，其特徵在於上述第二記錄層的由鐵氧體磁體組成的磁性粒子用非磁體分離。
全文摘要
本發明涉及熱磁複製型磁記錄方法和磁碟裝置，目的是提供實現超高記錄密度、在耐熱退磁性方面優越的熱磁複製型的垂直磁記錄介質。對於在使用低噪聲Co類合金強磁體的第一記錄層和使用在動作環境溫度以下具有補償點的鐵氧體磁體(例如稀土－過渡金屬化合物)的第二記錄層之間具有中間層的記錄介質，首先施加磁場在第一記錄層形成磁化圖形，接著通過用加熱構件升溫，在第二記錄層複製磁化圖形。在環境溫度下，第二記錄層為高矯頑力，通過適當設定記錄磁場可僅在第一記錄層形成磁化圖形。此外，加熱時，由於第二記錄層為低矯頑力，磁化圖形從第一記錄層複製到第二記錄層。
文檔編號G11B11/105GK1645497SQ200410063560
公開日2005年7月27日 申請日期2004年7月12日 優先權日2004年1月23日
發明者川戶良昭, 伊藤顯知 申請人:株式會社日立製作所