熱助磁記錄介質以及磁記錄再現裝置的製作方法

2023-10-11 02:33:19

專利名稱：熱助磁記錄介質以及磁記錄再現裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱助磁記錄介質，以及使用該介質的磁記錄再現裝置(HDD)。
背景技術：
近年來隨著計算機處理速度的提高，人們總是要求磁記錄再現裝置(如HDD)能高速和高密度地記錄再現信息與數據。然而，目前使用的CoCrPt族介質的密度存在著物理限制。
在HDD裝置中，記錄信息的磁記錄介質具有含磁性微粒聚集體的磁性層。為了執行高密度記錄，有必要使記錄在磁性層上的磁疇較小。為了區分小的記錄磁疇，要求磁疇邊界光滑，並使磁性層中所含的磁性顆粒尺寸縮小。此外，如果對相鄰的磁性顆粒實施一系列的磁化反轉的話，磁疇邊界將會變動。因此，需要用非磁性材料來磁分隔磁性顆粒(這一般稱作「晶粒分離」技術)。此外，從磁頭和介質之間磁交互作用的角度來看，為了進行高密度記錄，也有必要使得磁性層的厚度較薄。
因此，為了進行高密度記錄，磁性層中反向磁化單元的體積(幾乎與磁性顆粒相等)需要被減得更小。然而，當反向磁化單元縮小時，其各向異性能[磁晶各向異性能常數(KF)×磁性顆粒的體積VF，KFVF，F是鐵磁性的縮略符號]變得小於熱波動能[波耳茲曼常數(KB)×溫度(T)]，從而不能維持磁疇。這種現象被稱作熱波動，其為記錄密度的物理限制的主要因素(也稱作熱波動限制)。
為了防止熱波動造成的磁化反轉，可以增加磁晶各向異性能常數KF。然而，HDD介質中，在高速磁化反轉過程中的矯頑磁力HC幾乎與KF成正比，在記錄磁頭可能進行記錄的磁場(最大10kOe)將不能進行記錄。另一方面，可以增加VF，以阻止熱波動造成的磁化反轉。然而，如果通過增加介質表面上的磁性顆粒尺寸來增加VF的話，是不能獲得高密度記錄的。同時，如果通過增加記錄層的厚度來增加VF，磁頭磁場不夠到達記錄層的底部，結果是將不發生磁化反轉，使得不可能進行高密度記錄。
為了解決上述問題，人們提出了一種被稱作熱助磁記錄的思路。其通過加熱由大KF和局部減小的KF(即HC)的材料製得的記錄層來進行磁記錄。通過這種方法，即使記錄層的KF在介質操作環境(通常為室溫(RT))下較大，用現有磁頭產生的記錄區域中磁化反轉也變得可能了。
然而，由於在記錄時相鄰磁軌多少有點被加熱，可能發生相鄰磁軌促進熱波動、記錄磁疇被消除的現象(交叉消磁)。此外，由於即使在磁頭磁場在記錄之後立即喪失時，介質在某種程度上仍然是溫熱的，熱波動被加速，已形成的磁疇仍然可能消失。為了解決這些問題，有必要使用對在記錄溫度附近KF(即HC)溫度變化高度敏感的配合組分。然而，由於CoCrPt族介質的KF(即HC)溫度變化一般近乎線性，因此不能滿足上述條件。
為了解決上述問題，日本專利申請公開號為2002-358616的文獻公開了一種由「功能層(底層)/轉換層(中間層)/記錄層(上層)」構成的介質結構。根據該公開文獻，其功能層含有由非晶質稀土(RE.)-過渡金屬(TM.)合金如TbFe形成的亞鐵磁(F)層(由於亞鐵磁物質屬於鐵磁物質，因此亞鐵磁物質也縮寫為(F))，其記錄層由現有的CoCrPt族鐵磁(F)層形成，而轉換層由RE.-TM.合金的亞鐵磁(F)層形成，其中該亞鐵磁F層具有正好低於記錄溫度(TW)的居裡點(TC)。在該具有「功能層/轉換層/記錄層」結構的介質中，在RT下形成「F/F/F」交互作用。由於此，在RT下KF(即HC)值能夠增至較大值，這樣就可能增強對熱波動的抗力。如上所述，由於「F/F/F」交互作用在中間層的TC下消失，並變成「F/Para./F」(Para.是順磁性的縮寫)磁性狀態，記錄層的KF(即HC)值在中間層的TC溫度下迅速降至單記錄層的值。因此，在中間層的TC溫度附近得到KF(即HC)的快速溫度變化量[KF(即HC)的溫度變化量、對於溫度T的dKF/dT或dHC/dT被定義為「KF的溫度梯度」或「HC的溫度梯度」，這些表述也將在整個說明書中得到沿用]。由於KF(即HC)值在TW溫度下迅速降至單記錄層的值，因此在小的記錄磁場下能夠在記錄層上執行寫操作。
此外，Appl.Phys.Lett.，Vol.82，pp.2859-2861(2003)公開了一種由「FeRh(底層)/FePt(上層)」構成的磁性膜。FeRh族材料是在約100℃下經歷從反鐵磁性(AF)到鐵磁性(F)相轉變的唯一的一種材料。根據該文獻，在RT下，FePt的HC能夠由於「AF/F」的交互作用而得到增強。同樣，當相轉變從AF→F時，「AF/F」的交互作用消失，取而代之產生「F/F」交互作用。由於底層FeRh中的F具有軟磁性能，在FeRh的AF→F相轉換溫度(約100℃)附近，將得到HC隨溫度變化的急劇改變量。
專利文獻1JP-A 358616/2000非專利文獻1Appl.Phys.Lett.，Vol.82，pp.2859-2861(2003)發明內容為了實現超過表面記錄密度terabit/in2的HDD，需要無熱波動限制的熱助磁記錄介質。為了實現支持非常高密度記錄的熱助磁記錄介質，有必要開發一種以在RT下抵抗熱波動、在高溫下具有寫入能力為特徵的介質，並且其能夠使得HC在剛剛低於TW下具有隨溫度變化的急劇改變量。同時，該介質應能夠在低溫下形成。然而，不幸的是沒有能夠滿足所有這些要求的介質。
上述日本專利申請公開號為2002-358616的文獻提供了一種通過用中間層的TC來導致HC在剛剛低於TW下具有隨溫度變化的急劇改變量的方法。儘管該方法有利於克服在RT下的熱波動抗力和寫入能力的問題，然而由於下列原因，HC在剛剛低於TW下的溫度梯度很難陡峭。
中間層中的SF在其TC下具有急劇的熱波動，SF消失，因此具有JFSFSF的F旋轉排列也消失(S旋轉，熱平均，J交互整合作用(exchange integration))。因此，「功能層/轉換層(中間層)/記錄層」的「F/F/F」交互作用膜中記錄層的KF(即HC)的溫度依賴性從很低於中間層的TC的溫度開始就受到中間層的SF的溫度依賴性的嚴重影響(一種根據布裡淵作用、溫度增加時SF下降、而當溫度接近於TC時dSF/dT增加的現象)，因此HC的溫度梯度必然下降。由此，上述問題諸如對相鄰磁軌的不利影響和交叉消磁不能得到解決。
另一方面，如Appl.Phys.Lett.，Vol.82，pp.2859-2861(2003)中記載的那樣，在由「FeRh/FePt」構成、且具有大的JFSFSF的F旋轉排列的磁性膜中，在剛好高於AF→F相轉變溫度時，在FeRh膜中存在大的SF。因此，HC有可能產生隨溫度變化的急劇改變量，並避免諸如對相鄰磁軌的不利影響或交叉消磁等問題。然而，由於FeRh是一種有序合金，相轉變(無序→有序的相轉變)的熱處理溫度要求高達550℃，因此適於投入實際使用。
因此，本發明的一個目的是提供一種熱助磁記錄介質，其能夠(1)克服RT下的熱波動抗力問題、並在高溫下具有寫入能力；(2)在剛剛低於TW的溫度下HC獲得隨溫度變化的急劇改變量；(3)在低溫下形成。
通過提供一種熱助磁記錄介質來達成上述目的，該介質具有由滿足TW＜TC的高KF鐵磁物質或滿足TW＜TN的高KAF反鐵磁物質製成的底層、滿足TB＜TW的低KAF反鐵磁中間層、和滿足TW＜TC的鐵磁物質或亞鐵磁物質製成的用作記錄再現層的上層構成的膜層結構，其中TW是記錄溫度，TC為居裡點，TN為裡爾(Neel)點，TB為截止(blocking)溫度，KF為鐵磁性磁晶各向異性常數，KAF為反鐵磁磁晶各向異性常數；並且該介質能夠獲得HC隨溫度變化的急劇改變量，即通過利用低KAF反鐵磁中間層的TB滿足TB＜＜TN的特性的記錄再現層的HC隨溫度的變化。
採用本發明的磁記錄介質，就有可能提供一種熱助磁記錄介質，該介質能夠(1)克服RT下的熱波動抗力問題、並在高溫下具有寫入能力；(2)在剛剛低於TW的溫度下HC獲得隨溫度變化的急劇改變量；(3)在低溫下形成。這樣，垂直磁存儲介質如現有的CoCrPt-SiO2所面臨的記錄密度限制(熱波動限制)就能夠被克服了。此外，由於該磁記錄再現層能夠在從RT到截止溫度(剛剛低於記錄溫度)的溫度範圍內維持相當大的熱波動抗力和高矯頑磁力，因此，儘管在基底溫度增加的熱助記錄時相鄰磁軌也可能在某種程度上被加熱，該相鄰磁軌也不會受到不利影響，交叉消磁也能夠被避免。因此，能夠提供具有超過terabit/in2的記錄介質的熱助介質和HDD裝置。
此外，如果使用CoCrPt-SiO2或CoCrPt-Cr膜作為磁記錄再現層，該磁記錄再現層將需要晶粒分離技術和形成反向磁化單元，可以使用現有(或傳統)的技術。同時，在使用非晶質TbFeCo族膜作為磁記錄再現層的情況下，不需要晶粒分離技術，因此也不需要再去開發這樣的技術。


圖1是根據本發明的由鐵磁性下層/反鐵磁性中間層/用於記錄再現的鐵磁性上層形成的用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質的橫截面放大視圖；圖2表示了圖1中用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質中鐵磁性上層的矯頑磁力與溫度的依存關係；
圖3表示了在圖1中用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質上進行熱助磁記錄時的旋轉排列；圖4是根據本發明的由鐵磁性下層/反鐵磁性中間層/用於記錄再現的亞鐵磁性上層形成的用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質的橫截面放大視圖；圖5表示了圖4中用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質中亞鐵磁性上層的矯頑磁力與溫度的依存關係；圖6表示了在圖4中用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質上進行熱助磁記錄時的旋轉排列；圖7是根據本發明的由反鐵磁性下層/反鐵磁性中間層/用於記錄再現的鐵磁性上層形成的用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質的橫截面放大視圖；圖8表示了圖7中用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質中鐵磁性上層的矯頑磁力與溫度的依存關係；圖9表示了在圖7中用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質上進行熱助磁記錄時的旋轉排列；圖10是根據本發明的由反鐵磁性下層/反鐵磁性中間層/用於記錄再現的亞鐵磁性上層形成的用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質的橫截面放大視圖；圖11表示了圖10中用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質中亞鐵磁性上層的矯頑磁力與溫度的依存關係；圖12表示了在圖10中用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質上進行熱助磁記錄時的旋轉排列；圖13列示了在記錄溫度、居裡點、裡爾點和截止溫度之間存在的反向溫度關系所帶來的問題；圖14列示了根據本發明的各種用於記錄再現的鐵磁性膜層及其磁物理性能值；圖15列示了根據本發明的各種反鐵磁性中間層及其磁物理性能值；圖16列示了根據本發明的各種鐵磁性下層和反鐵磁性下層及其磁物理性能值；圖17表示了經由反鐵磁中間層的鐵磁性下層或反鐵磁性下層和鐵磁性上層或亞鐵磁上層之間的交互作用的主要組份、由交互作用帶給該鐵磁性上層或亞鐵磁性上層的RT下熱波動抗力值、以及其矯頑磁力的結合；圖18表示了一種使用根據本發明的熱助磁記錄介質的磁碟裝置；圖19示例了一種磁頭。
具體實施例方式
下面將參照附圖來說明本發明的優選實施例。
實施例1圖1表示根據本發明的用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質。該介質具有由位於基底100上的底層200、滿足TW＜TC的高KF鐵磁(F)下層301，滿足TB＜TW的低KAF反鐵磁(AF)中間層401，滿足TW＜TC的用於記錄再現的鐵磁(F)上層501，以及保護層600，其中TW是記錄溫度，TC為居裡點，TN為裡爾點，TB為截止溫度，KF為鐵磁性磁晶各向異性常數，KAF為反鐵磁磁晶各向異性常數。基底100由玻璃製成，底層200由Ru膜形成，F下層301由L10-FePt膜形成，AF中間層401由γ-FeMn膜形成，F上層501由CoCrPt-SiO2(或CoCrPt-Cr膜)形成，保護層600由C膜形成。在熱助磁記錄介質在低溫下形成的情況下，能夠獲得Ru(001)/L10-FePt(111)/γ-FeMn(111)/CoCrPt-SiO2(001)(或CoCrPt-Cr(001))每層表面緊密堆積的晶粒排列，因此形成垂直磁化膜。一般地，底層200的厚度為20nm，F下層301的厚度為10nm，AF中間層401的厚度為10nm，F上層501的厚度為10nm，保護層600的厚度為3nm。這裡，CoCrPt-SiO2中的SiO2和CoCrPt-Cr膜中的部分Cr從晶粒析出到晶界，參與晶粒分離，並形成反向磁化單元。本說明書的下文中，將使用「CoCrPt-SiO2膜」和「CoCrPt-Cr膜」。
圖2表示了用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質中F上層的矯頑磁力(HC)與溫度(T)的依存關係。尤其是，該圖表示了在F下層301由10nm厚的L10-FePt膜形成、AF中間層401由10nm厚的γ-FeMn膜形成、且F上層501由10nm厚的CoCrPt-SiO2膜或CoCrPt-Cr膜形成的情況下HC和T之間的關係。由於KF∝HC，KF對溫度的依存關係與圖2中HC對溫度的依存關係表現出相似的特徵。由於「F下層301/AF中間層401/F上層501」三膜層的交互作用，在RT下F上層501的HC值非常大。如圖17中總結的那樣，在F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成的情況下，其HC值約為46-56kOe，而在F上層501由CoCrPt-Cr膜形成的情況下，其HC值約為36-54kOe。
使用加權平均值來粗略計算HC值。用圖14中所示的F上層501的KF值和HC值、以及圖16中所示的F下層301的KF值，用下式來計算HC值[(F下層301的KFxVF+F上層501的KFxVF)/(F下層301的VF值+F上層501的VF值)]×[1/(RT下單層F上層501的KF值)×(RT下單層F上層501的HC值)]。這裡，VF表示鐵磁物質晶粒的體積，而VAF表示反鐵磁物質晶粒的體積。如圖15中總結的那樣，由於AF中間層的KAF小，因此AF中間層401的KAFVAF乘積被忽略不計。
圖14列示了不同種類的用於磁記錄再現的F上層501和502以及它們的物理性能值，圖15列示了不同種類的AF中間層401以及它們的物理性能值，圖16列示了不同種類的F下層301和AF下層302以及它們的物理性能值，而圖17列示了F下層301或AF下層302和F上層501或502之間(通過AF中間層401)交互作用主要組分、以及該交互作用帶給F上層501和502的熱波動有效抗力即(KV)eff/kBT值(RT)和HC值(RT)((KV)eff有效(KV)乘積，kB波耳茲曼常數)的結合。這裡，(KV)eff/kBT值的獲得是基於假設F下層301的KFVF乘積或AF下層302的KAFVAF乘積被通過AF中間層401的F上層501和502的KFVF乘積完全覆蓋，而用加權平均值來獲得HC值之一是基於假設F下層301的KFVF乘積或AF下層302的KAFVAF乘積被通過AF中間層401的F上層501和502的KFVF乘積完全覆蓋。
既然在RT下CoCrPt-SiO2單層的HC值為約5-6kOe，而RT下CoCrPt-Cr單層的HC值為約2-3kOe(圖14)，因此通過「F/AF/F」交互作用其能增加到很高的值，實際上其遠遠超過了記錄磁頭的最大磁場10kOe。此外，通過根據布裡淵作用的加熱，F上層501在RT下的最大HC值逐漸下降，在當AF中間層401的TB為約155℃且TW≈200℃(即「F/AF/F」交互作用消失的溫度)時迅速下降，隨後取決於單層F上層501的HC與溫度之間的關係。當TW≈200℃時，如果F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成，則HC值為約2-3kOe，而如果F上層501由CoCrPt-Cr膜形成，則HC值為約1-1.5kOe。圖2特別表示了在TB值附近或剛好低於TW的溫度下獲得了HC值隨溫度變化的急劇改變量(呈臺階或梯階狀)。選擇TW≈200℃的原因如下。如果TW太高，介質會因為反覆的熱掃描而遭到破壞。相反，如果TW太低，將不能得到理想的HC溫度梯度。這就是TW≈200℃被認為是理想溫度的原因。
此外，圖17列示了在RT下交互作用三膜層磁介質的F上層501的(KV)eff/kBT值。這裡，用式[(F下層301的KFVF乘積)+(F上層501的KFVF乘積)/(kBT)]來計算(KV)eff/kBT值。如圖15所示，由於AF中間層401的KAF小，因此AF中間層401的KAFVAF小乘積被忽略不計。在RT下，如果F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成，則F上層501的(KV)eff/kBT值為約1417，而如果F上層501由CoCrPt-Cr膜形成，則該值為約1378。由於單層CoCrPt-SiO2膜的(KV)eff/kBT值在RT下為約77，且單層CoCrPt-Cr膜的(KV)eff/kBT值為約38(圖14)，通過「F/AF/F」交互作用，RT下F上層501的(KV)eff/kBT值可被增加到非常高的值。圖2中，當TW≈200℃時，如果F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成，則HC值為約2-3kOe，而如果F上層501由CoCrPt-Cr膜形成，則HC值為約1-1.5kOe。考慮到現有的磁頭的最大記錄磁場為約10kOe，當TW≈200℃時HC值被降至約2-3kOe(CoCrPt-SiO2膜)或約1-1.5kOe(CoCrPt-Cr膜)，從而可以在F上層501上輕鬆地進行寫入(記錄)操作。此外，由於底層200、下層301、AF中間層401、F上層501和保護層600可以由緊密堆積的晶體板構成，其成形過程可以在RT下進行。儘管為了獲得由L10-FePt膜構成的F下層301需要進行加熱處理，其加熱溫度等於或低於350℃，這幾乎等同於現有介質的最高加熱溫度。因此，將該實施例付諸實際應用不存在問題。
從以上可得出結論通過三層膜「F/AF/F」(即「F下層301/AF中間層401/F上層501」)交互作用，在RT至TB的溫度範圍內可以獲得非常高的熱波動抗力和高的HC值。同樣，高溫下寫入能力的問題也被克服，在TB值附近或剛好低於TW的溫度下獲得了HC值隨溫度變化的急劇改變量(即大的HC溫度梯度)。此外，已證實可以在低溫下形成介質。這樣，通過使用由「F/AF/F」(即「F下層301/AF中間層401/F上層501」)交互作用形成的三層膜介質，就有可能得到一種熱助磁記錄介質，其能夠(1)克服RT下的熱波動抗力問題、並在高溫下具有寫入能力；(2)在剛剛低於TW的溫度下HC獲得隨溫度變化的急劇改變量；(3)在低溫下形成。
下面將說明由F下層301/AF中間層401/F上層501形成的交互作用三層膜介質的熱助磁記錄過程。圖3表示了由「F下層的一個晶粒3010/AF中間層的一個晶粒4010/F上層的一個晶粒5010」形成的一個「F/AF/F」交互作用晶粒在熱助磁記錄時的旋轉排列。儘管該圖表示的是一個晶粒的形狀，反向磁化單元也會呈現同樣的形狀。在該情況下，假定F下層301和該F下層的晶粒3010由L10-FePt形成，AF中間層401和該AF中間層401的晶粒4010由γ-FeMn形成，而F上層501和該F上層的晶粒5010由CoCrPt-SiO2(或CoCrPt-Cr)形成。此外，L10-FePt的TC為約470℃(圖16)，γ-FeMn的裡爾點(TN)為約217℃(圖15)，CoCrPt-SiO2的TC為約600℃，而CoCrPt-Cr的TC為約427℃(圖14)。由於理想的TW為約200℃，下面的說明將以TW≈200℃為基礎。
如圖3(a)所示，假設在熱助磁記錄過程中熱場和記錄磁場10000在T＝TW下從介質的頂表面向下照射和施加。由於L10-FePt的TC為約470℃，γ-FeMn的TN為約217℃，CoCrPt-SiO2的TC為約600℃(或CoCrPt-Cr的TC為約427℃)，都比TW≈200℃高，由「F下層的晶粒3010/AF中間層的晶粒4010/F上層的晶粒5010」構成的一個晶粒中的磁性狀態在T＝TW下為「F/AF/F」。然而，由於γ-FeMn的TB*為約155℃，其更精確的磁性狀態為「F/Para.(界面)/AF/Para.(界面)/F」(Para.是順磁性的縮寫)。因此，在T＝TW下，由於CoCrPt-SiO2的低HC(或CoCrPt-Cr的低HC)，F上層的一個晶粒5010中的磁化矢量很容易轉向朝下方向。然而，由於還沒有形成交互作用，AF中間層的一個晶粒4010中AF旋轉排列的方向是任意的。類似地，F下層的一個晶粒3010中F旋轉排列的方向也是任意的。這是因為單層L10-FePt層的HC值非常大，並位於最低層，其不受記錄磁場的影響。但是，考慮到去磁場的影響，圖中F下層的一個晶粒3010的磁化矢量方向向上。
(*截止溫度TB被定義為鐵磁性/反鐵磁性交互作用消失的溫度。其取決於反鐵磁材料，與鐵磁性材料的關係不大。值得強調的是大部分的反鐵磁材料具有「TB＜＜TN」的特性。在反鐵磁性/反鐵磁性交互作用的情況下，TB取決於具有低TN的反鐵磁材料，且該TB值幾乎等同於鐵磁性/反鐵磁性交互作用消失的TB值。因此，在說明書中，使用「反鐵磁性膜層的TB或γ-FeMn的TB」的表述方式。
如圖3(b)所示，當T＝TB時，發生交互作用。因此，「F下層的一個晶粒3010/AF中間層的一個晶粒4010/F上層的一個晶粒5010」構成的一個晶粒的磁性狀態被從「F/Para.(界面)/AF/Para.(界面)/F」轉變成「F/AF/F」。為了使F上層的一個晶粒5010中的旋轉面向下方，設置每層膜的旋轉、每個界面並使之區域冷卻到凍結狀態(field-cooledIn frozen state)。交互作用產生的內部磁場約為幾百kOe。根據該數量級，AF中間層的一個晶粒4010中的AF旋轉和F下層的一個晶粒3010中的F旋轉的排列如圖3(b)所示。
由於「TB＜＜TN」，在T＝TB下，AF中間層的一個晶粒4010具有相當大的SAF，因此AF旋轉排列具有相當大的JAFSAFSAF(S旋轉，熱平均，J交互整合作用)。在T＝TB下，「F/AF/F」交互作用突然產生，伴隨著大的SAF和JAFSAFSAF，因此在T＝TB下HC迅速增加(呈階梯形狀)。這就是在T＝TB下獲得HC隨溫度變化的急劇改變量的原因，並且也是基於「TB＜＜TN」的特定性能所獲得的物理現象。也就是說，這種物理現象在日本專利申請公開號為2002-358616的文獻中公開的採用中間層的TC的情況下是不能獲得的。
如圖3(c)所示，當RT＜T＜TB時，每個膜層的磁化矢量增加，並且持續增加直到如圖3(d)所示的T＝RT時停止。到此為止，我們已經解釋了熱助磁記錄的過程。上述的記錄過程只是磁化矢量的相反過程。
本發明的F下層301也可以由L10-CoPt膜或L10-FePtNi膜形成。如圖17的總結可見，(a)即使在F下層301由L10-CoPt膜形成、且F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成的情況下，在RT下，F上層501的(KV)eff/kBT值也為約613，且其HC值也為約20-24kOe；(b)即使在F下層301由L10-CoPt膜形成、且F上層501由CoCrPt-Cr膜形成的情況下，在RT下，F上層501的(KV)eff/kBT值也為約574，且其HC值也為約15-23kOe；(c)即使在F下層301由L10-FePtNi膜形成、且F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成的情況下，在RT下，F上層501的(KV)eff/kBT值也為約842，且其HC值也為約28-33kOe；(d)即使在F下層301由L10-FePtNi膜形成、且F上層501由CoCrPt-Cr膜形成的情況下，在RT下，F上層501的(KV)eff/kBT值也為約803，且其HC值也為約21-32kOe。儘管為了得到L10-CoPt膜或L10-FePtNi膜需要進行熱處理，由於該處理可以在至多350℃下進行，因此實際應用上沒有問題。
如圖15中的總結可見，根據本發明該實施方案的AF中間層401可以由γ-MnIr膜、γ-MnRh膜、γ-MnNi膜、γ-MnRu膜、γ-MnPt膜、γ-MnPd膜、γ-Mn(PtRh)膜和γ-Mn(RuRh)膜之一形成。同樣，為了使TB低於200℃，Ir組分、Rh組分、Ru組分、Ni組分、Pt組分、Pd組分、(PtRh)組分和(RuRh)組分應分別少於20原子％。如圖15所示，AF層的KAF值與γ-FeMn膜的相同，AF層的TB值與γ-FeMn膜的相同，並且，AF層具有「TB＜＜TN」的特性。
同樣，如圖15可見，在γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜的情況下，TB和TN之間相差很大。因此，通過使用它們形成AF層，可以更有效地使「TB＜＜TN」。即，在熱助磁記錄過程中，在T＝TB下，「F/AF/F」交互作用將突然發生，並具有較大的SAF和JAFSAFSAF，因此，將有可能在T＝TB下增加HC的溫度梯度。
此外，γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜表面(111)的密堆六邊形晶格點陣一邊的長度幾乎等於構成F下層301的L10-FePt膜、L10-CoPt和L10-FePtNi膜的表面(111)中密堆六邊形晶格點陣一邊的長度，也幾乎等於構成F上層501的CoCrPt-SiO2膜的表面(001)(或CoCrPt-Cr膜的表面(001))中密堆六邊形晶格點陣一邊的長度。因此，用γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜形成AF中間層401，可以避免晶格點陣不匹配的問題。由此，可能獲得接近於理論值(即圖17所示的計算結果)的HC值或(KV)eff/kBT值，並且F上層501的各向異性分散也能保持較小。
此外，在TW增加到高於200℃的情況下，最好使用具有分別高於20原子％的Ir組分、Rh組分和Ru組分的γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜來作為AF中間層401。得到的AF層具有約為240-300℃的TB值，並且通過Ir組分、Rh組分和Ru組分可以調整TB值到一個令人滿意的值，即，剛好低於TW。
然而，γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜增加了成本。因此，當使用由這些膜製成的AF膜層時，有必要在磁物理性能值和成本問題之間達成平衡。
至此，已經解釋了在交互作用三膜層磁介質中具有垂直各向異性的磁記錄。然而，也有可能開發出具有平面各向異性的磁記錄和具有傾斜各向異性的磁記錄。
實施例2圖4表示了根據本發明的用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質。該介質具有由位於基底100上的底層200、滿足TW＜TC的高KF鐵磁(F)下層301，滿足TB＜TW的低KAF反鐵磁(AF)中間層401，滿足TW＜TC的用於記錄再現的亞鐵磁(F)上層502，以及保護層600。基底100由玻璃製成，底層200由Ru膜形成，F下層301由L10-FePt膜形成，AF中間層401由γ-FeMn膜形成，F上層502由磁化補償點TComp.≤0℃的非晶質TbFeCo膜形成，保護層600由C膜形成。在熱助磁記錄介質在低溫下形成的情況下，能夠獲得Ru(001)/L10-FePt(111)/γ-FeMn(111)/非晶質TbFeCo每層表面緊密堆積的晶粒排列，因此形成垂直磁化膜。一般地，底層200的厚度為20nm，F下層301的厚度為10nm，AF中間層401的厚度為10nm，F上層502的厚度為10nm，保護層600的厚度為3nm。
圖5表示了用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質中F上層的矯頑磁力(HC)與溫度(T)的依存關係。尤其是，該圖表示了在F下層301由10nm厚的L10-FePt膜形成、AF中間層401由10nm厚的γ-FeMn膜形成、且F上層502由10nm厚的TbFeCo膜形成的情況下HC和T之間的關係。由於「F下層301/AF中間層401/F上層502」三膜層的交互作用，在RT下F上層502的HC值非常大。如圖17中總結的那樣，在F上層502由TbFeCo膜形成的情況下，其HC值約為704-937kOe。
使用加權平均值來粗略計算HC值。用圖14中所示的F上層502的KF值和HC值、以及圖16中所示的F下層301的KF值，用下式來計算HC值[(F下層301的KFxVF+F上層502的KFxVF)/(F下層301的VF值+F上層502的VF值)]×[1/(RT下單層F上層502的KF值)×(RT下單層F上層502的HC值)]。如圖15中總結的那樣，由於AF中間層401的KAF小，因此AF中間層401的KAFVAF乘積被忽略不計。
既然在RT下TbFeCo單層的HC值為約8kOe(圖14)，因此通過「F/AF/F」交互作用其能增加到很高的值，實際上其遠遠超過了記錄磁頭的最大磁場10kOe。此外，通過根據布裡淵作用的加熱，F上層502在RT下的最大HC值逐漸下降，在當AF中間層401的TB為約155℃且TW≈200℃(即「F/AF/F」交互作用消失的溫度)時迅速下降，隨後取決於單層F上層502的HC與溫度之間的關係。當TW≈200℃時，如果F上層502由TbFeCo膜形成，則HC值為約1kOe。圖5特別表示了在TB值附近或剛好低於TW的溫度下獲得了HC值隨溫度變化的急劇改變量(呈臺階或梯階狀)。
此外，圖17列示了在RT下交互作用三膜層磁介質的F上層502的(KV)eff/kBT值。這裡，用式[(F下層301的KFVF乘積)+(F上層502的KFVF乘積)/(kBT)]來計算(KV)eff/kBT值。如圖15所示，由於AF中間層401的KAF小，因此AF中間層401的KAFVAF小乘積被忽略不計。
在RT下，如果F上層502由TbFeCo膜形成，則F上層502的(KV)eff/kBT值為約1347。由於單層TbFeCo膜的(KV)eff/kBT值在RT下為約5.8-7.7(圖14)，通過「F/AF/F」交互作用，RT下F上層502的(KV)eff/kBT值可被增加到非常高的值。圖5中，當TW≈200℃時，如果F上層502由TbFeCo膜形成，則HC值為約1kOe。考慮到現有的磁頭的最大記錄磁場為約10kOe，當TW≈200℃時HC值被降至約1kOe，從而可以在F上層502上輕鬆地進行寫入(記錄)操作。此外，由於底層200、下層301、AF中間層401、F上層502和保護層600可以由緊密堆積的晶體板構成，其成形過程可以在RT下進行。儘管為了獲得由L10-FePt膜構成的F下層301需要進行加熱處理，其加熱溫度等於或低於350℃，這幾乎等同於現有介質的最高加熱溫度。因此，將該實施例付諸實際應用不存在問題。
從以上可得出結論通過三層膜「F/AF/F」(即「F下層301/AF中間層401/F上層502」)交互作用，在RT至TB的溫度範圍內可以獲得非常高的熱波動抗力和高的HC值。同樣，高溫下寫入能力的問題也被克服，在TB值附近或剛好低於TW的溫度下獲得了HC值隨溫度變化的急劇改變量(即大的HC溫度梯度)。此外，已證實可以在低溫下形成介質。這樣，通過使用由「F/AF/F」(即「F下層301/AF中間層401/F上層502」)交互作用形成的三層膜介質，就有可能得到一種熱助磁記錄介質，其能夠(1)克服RT下的熱波動抗力問題、並在高溫下具有寫入能力；(2)在剛剛低於TW的溫度下HC獲得隨溫度變化的急劇改變量；(3)在低溫下形成。
下面將說明由F下層301/AF中間層401/F上層502形成的交互作用三層膜介質的熱助磁記錄過程。圖6表示了由「F下層的一個晶粒3010/AF中間層的一個晶粒4010/F上層的一個晶粒5020」形成的一個「F/AF/F」交互作用晶粒在熱助磁記錄時的旋轉排列。儘管該圖表示的是一個晶粒的形狀，反向磁化單元也會呈現同樣的形狀。圖中，TM.表示過渡金屬，RE.表示稀土。這裡，假定F下層301和該F下層的晶粒3010由L10-FePt形成，AF中間層401和該AF中間層401的晶粒4010由γ-FeMn形成，而F上層502和該F上層的晶粒5020由TbFeCo形成。此外，L10-FePt的TC為約470℃(圖16)，γ-FeMn的裡爾點(TN)為約217℃(圖15)，TbFeCo的TC為約270℃(圖14)。由於理想的TW為約200℃，下面的說明將以TW≈200℃為基礎。
如圖6(a)所示，假設在熱助磁記錄過程中熱場和記錄磁場10000在T＝TW下從介質的頂表面向下照射和施加。由於L10-FePt的TC為約470℃，γ-FeMn的TN為約217℃，TbFeCo的TC為約270℃，都比TW≈200℃高，由「F下層的晶粒3010/AF中間層的晶粒4010/F上層的晶粒5020」構成的一個晶粒中的磁性狀態在T＝TW下為「F/AF/F」。然而，由於γ-FeMn的TB為約155℃，其更精確的磁性狀態為「F/Para.(界面)/AF/Para.(界面)/F」(Para.是順磁性的縮寫)。因此，在T＝TW下，由於TbFeCo的低HC，F上層的一個晶粒5020中的磁化矢量很容易轉向朝下方向。然而，由於還沒有形成交互作用，AF中間層的一個晶粒4010中AF旋轉排列的方向是任意的。類似地，F下層的一個晶粒3010中F旋轉排列的方向也是任意的。這是因為單層L10-FePt層的HC值非常大，並位於最低層，其不受記錄磁場的影響。但是，考慮到去磁場的影響，圖中F下層的一個晶粒3010的磁化矢量方向向上。
如圖6(b)所示，當T＝TB時，發生交互作用。因此，「F下層的一個晶粒3010/AF中間層的一個晶粒4010/F上層的一個晶粒5020」構成的一個晶粒的磁性狀態被從「F/Para.(界面)/AF/Para.(界面)/F」轉變成「F/AF/F」。為了使F上層的一個晶粒5020中的旋轉面向下方，設置每層膜的旋轉、每個界面並使之區域冷卻到凍結狀態。交互作用產生的內部磁場約為幾百kOe。根據該數量級，AF中間層的一個晶粒4010中的AF旋轉和F下層的一個晶粒3010中的F旋轉的排列如圖6(b)所示。
由於「TB＜＜TN」，在T＝TB下，AF中間層的一個晶粒4010具有相當大的SAF，因此AF旋轉排列具有相當大的JAFSAFSAF。在T＝TB下，「F/AF/F」交互作用突然產生，伴隨著大的SAF和JAFSAFSAF，因此在T＝TB下HC迅速增加。這就是在T＝TB下獲得HC隨溫度變化的急劇改變量的原因，並且也是基於「TB＜＜TN」的特定性能所獲得的物理現象。
如圖6(c)所示，當RT＜T＜TB時，每個膜層的磁化矢量增加，並且持續增加直到如圖6(d)所示的T＝RT時停止。在F上層的一個晶粒5020中，由於RE.旋轉的溫度下降造成的旋轉尺寸增加比由於TM.旋轉的溫度下降造成的旋轉尺寸的增加更大。因此，RE.旋轉和TM.旋轉增加。當T＝RT時，RE.旋轉尺寸和TM.旋轉尺寸之差變小，降至Ms≈50emu/cm3。如果Ms低造成再現敏感度缺乏，則可以在RT下在F上層502上形成具有約300emu/cm3的Ms值的再現專用層如非晶質DyTbFeCo膜。到此為止，我們已經解釋了熱助磁記錄的過程。上述的記錄過程只是磁化矢量的相反過程。
本發明的F下層301也可以由L10-CoPt膜或L10-FePtNi膜形成。如圖17的總結可見，(a)即使在F下層301由L10-CoPt膜形成、且F上層502由TbFeCo膜形成的情況下，在RT下，F上層502的(KV)eff/kBT值也為約543，且其HC值也為約284-377kOe；(b)即使在F下層301由L10-CoPt膜形成、且F上層502由TbFeCo膜形成的情況下，在RT下，F上層502的(KV)eff/kBT值也為約772，且其HC值也為約404-537kOe。儘管為了得到L10-CoPt膜或L10-FePtNi膜需要進行熱處理，由於該處理可以在至多350℃下進行，因此實際應用上沒有問題。
如圖15中的總結可見，根據本發明該實施方案的AF中間層401可以由γ-MnIr膜、γ-MnRh膜、γ-MnNi膜、γ-MnRu膜、γ-MnPt膜、γ-MnPd膜、γ-Mn(PtRh)膜和γ-Mn(RuRh)膜之一形成。同樣，為了使TB低於200℃，Ir組分、Rh組分、Ru組分、Ni組分、Pt組分、Pd組分、(PtRh)組分和(RuRh)組分應分別少於20原子％。
如圖15所示，AF層的KAF值與γ-FeMn膜的相同，AF層的TB值與γ-FeMn膜的相同，並且，AF層具有「TB＜＜TN」的特性。
同樣，如圖15可見，在γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜的情況下，TB和TN之間相差很大。因此，通過使用它們形成AF層，可以更有效地使「TB＜＜TN」。即，在熱助磁記錄過程中，在T＝TB下，「F/AF/F」交互作用將突然發生，並具有較大的SAF和JAFSAFSAF，因此，將有可能在T＝TB下增加HC的溫度梯度。
此外，γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜表面(111)的密堆六邊形晶格點陣一邊的長度幾乎等於構成F下層301的L10-FePt膜、L10-CoPt和L10-FePtNi膜的表面(111)中密堆六邊形晶格點陣一邊的長度。因此，用γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜形成AF中間層401，可以避免晶格點陣不匹配的問題。由此，可能獲得接近於理論值(即圖17所示的計算結果)的HC值或(KV)eff/kBT值，並且F上層502的各向異性分散也能保持較小。
此外，在TW增加到高於200℃的情況下，最好使用具有分別高於20原子％的Ir組分、Rh組分和Ru組分的γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜來作為AF中間層401。得到的AF層具有約為240-300℃的TB值，並且通過Ir組分、Rh組分和Ru組分可以調整TB值到一個令人滿意的值，即，剛好低於TW。
然而，γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜增加了成本。因此，當使用由這些膜製成的AF膜層時，有必要在磁物理性能值和成本問題之間達成平衡。
至此，已經解釋了在交互作用三膜層磁介質中具有垂直各向異性的磁記錄。然而，也有可能開發出具有平面各向異性的磁記錄和具有傾斜各向異性的磁記錄。
實施例3圖7表示根據本發明的用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質。
該介質具有由位於基底100上的底層200、滿足TW＜TN的高KAF反鐵磁(AF)下層302，滿足TB＜TW的低KAF反鐵磁(AF)中問層401，滿足TW＜TC的亞鐵磁(F)上層501，以及保護層600。基底100由玻璃製成，底層200由Ru膜形成，AF下層302由L10-PtMn膜形成，AF中間層401由γ-FeMn膜形成，F上層501由CoCrPt-SiO2(或CoCrPt-Cr膜)膜形成，保護層600由C膜形成。在熱助磁記錄介質在低溫下形成的情況下，能夠獲得Ru(001)/L10-PtMn(111)/γ-FeMn(111)/CoCrPt-SiO2(001)(或CoCrPt-Cr(001))每層表面緊密堆積的晶粒排列，因此形成垂直磁化膜。一般地，底層200的厚度為20nm，AF下層302的厚度為10nm，AF中間層401的厚度為10nm，F上層501的厚度為10nm，保護層600的厚度為3nm。
圖8表示了用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質中F上層的矯頑磁力(HC)與溫度(T)的依存關係。尤其是，該圖表示了在AF下層302由10nm厚的L10-PtMn膜形成、AF中間層401由10nm厚的γ-FeMn膜形成、且F上層501由10nm厚的CoCrPt-SiO2膜或CoCrPt-Cr膜形成的情況下HC和T之間的關係。由於「AF下層302/AF中間層401/F上層501」三膜層的交互作用，在RT下F上層501的HC值非常大。如圖17中總結的那樣，在F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成的情況下，其HC值約為11kOe；而在F上層501由CoCrPt-Cr膜形成的情況下，其HC值約為10kOe。
使用加權平均值來粗略計算HC值。使用圖14中所示的F上層501的KF值和HC值、以及圖16中所示的AF下層302的KAF值，用下式來計算HC值[(AF下層302的KAFVAF+F上層501的KFVF)/(AF下層302的VAF值+F上層501的VF值)]×[1/(RT下單層F上層501的KF值)×(RT下單層F上層501的HC值)]。如圖15中總結的那樣，由於AF中間層401的KAF小，因此AF中間層401的KAFVAF乘積被忽略不計。
既然在RT下CoCrPt-SiO2單層的HC值為約5-6kOe，而在RT下CoCrPt-Cr單層的HC值為約2-3kOe(圖14)，通過「AF/AF/F」交互作用HC值能增加到很高的值。此外，通過根據布裡淵作用的加熱，F上層501在RT下的最大HC值逐漸下降，在當AF中間層401的TB為約155℃且TW≈200℃(即「AF/AF/F」交互作用消失的溫度)時迅速下降，隨後取決於單層F上層501的HC與溫度之間的關係。當TW≈200℃時，如果F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成，則HC值為約2-3kOe；而如果F上層501由CoCrPt-Cr膜形成，則HC值為約1-1.5kOe。圖8特別表示了在TB值附近或剛好低於TW的溫度下獲得了HC值隨溫度變化的急劇改變量(呈臺階或梯階狀)。
此外，圖17列示了在RT下交互作用三膜層磁介質的F上層501的(KV)eff/kBT值。這裡，用式[(AF下層302的KAFVAF乘積)+(F上層501的KFVF乘積)/(kBT)]來計算(KV)eff/kBT值。如圖15所示，由於AF中間層401的KAF小，因此AF中間層401的KAFVAF乘積被忽略不計。在RT下，如果F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成，則F上層501的(KV)eff/kBT值為約268，而如果F上層501由CoCrPt-Cr膜形成，則F上層501的(KV)eff/kBT值為約229。由於單層CoCrPt-SiO2膜的(KV)eff/kBT值在RT下為約77，而單層CoCrPt-Cr膜的(KV)eff/kBT值在RT下為約38(圖14)，通過「AF/AF/F」交互作用，RT下F上層501的(KV)eff/kBT值可被增加到非常高的值。圖8中，當TW≈200℃時，如果F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成，則HC值為約2-3kOe，而如果F上層501由CoCrPt-Cr膜形成，則HC值為約1-1.5kOe。考慮到現有的磁頭的最大記錄磁場為約10kOe，當TW≈200℃時HC值被降至約2-3kOe(CoCrPt-SiO2膜)或約1-1.5kOe(CoCrPt-Cr膜)，從而可以在F上層501上輕鬆地進行寫入(記錄)操作。此外，由於底層200、AF下層302、AF中間層401、F上層501和保護層600可以由緊密堆積的晶體板構成，因此其成形過程可以在RT下進行。儘管為了獲得由L10-PtMn膜構成的AF下層302需要進行加熱處理，其加熱溫度也為約250℃。因此，將該實施例付諸實際應用不存在問題。
從以上可得出結論通過三層膜「AF/AF/F」(即「AF下層302/AF中間層401/F上層501」)交互作用，在RT至TB的溫度範圍內可以獲得非常高的熱波動抗力和高的HC值。同樣，高溫下寫入能力的問題也被克服，在TB值附近或剛好低於TW的溫度下獲得了HC值隨溫度變化的急劇改變量(即大的HC溫度梯度)。此外，已證實可以在低溫下形成介質。這樣，通過使用由「AF/AF/F」(即「AF下層302/AF中間層401/F上層501」)交互作用形成的三層膜介質，就有可能得到一種熱助磁記錄介質，其能夠(1)克服RT下的熱波動抗力問題、並在高溫下具有寫入能力；(2)在剛剛低於TW的溫度下HC獲得隨溫度變化的急劇改變量；(3)在低溫下形成。
下面將說明由AF下層302/AF中間層401/F上層501形成的交互作用三層膜介質的熱助磁記錄過程。圖9表示了由「AF下層的一個晶粒3020/AF中間層的一個晶粒4010/F上層的一個晶粒5010」形成的一個「AF/AF/F」交互作用晶粒在熱助磁記錄時的旋轉排列。儘管該圖表示的是一個晶粒的形狀，反向磁化單元也會呈現同樣的形狀。這裡，假定AF下層302和該AF下層的晶粒3020由L10-PtMn形成，AF中間層401和該AF中間層401的晶粒4010由γ-FeMn形成，而F上層501和該F上層的晶粒5010由CoCrPt-SiO2(或CoCrPt-Cr)形成。此外，L10-PtMn的TN為約700℃(圖16)，γ-FeMn的裡爾點(TN)為約217℃(圖15)，CoCrPt-SiO2的TC為約600℃，而CoCrPt-Cr的TC為約427℃(圖14)。由於理想的TW為約200℃，因此下面的說明將以TW≈200℃為基礎。
如圖9(a)所示，假設在熱助磁記錄過程中熱場和記錄磁場10000在T＝TW下從介質的頂表面向下照射和施加。由於L10-PtMn的TN為約700℃，γ-FeMn的TN為約217℃，CoCrPt-SiO2的TC為約600℃(或CoCrPt-Cr的TC為約427℃)，都比TW≈200℃高，由「AF下層的晶粒3020/AF中間層的晶粒4010/F上層的晶粒5010」構成的一個晶粒中的磁性狀態在T＝TW下為「AF/AF/F」。然而，由於γ-FeMn的TB為約155℃，其更精確的磁性狀態為「AF/Para.(界面)/AF/Para.(界面)/F」。因此，在T＝TW下，由於CoCrPt-SiO2的低HC(或CoCrPt-SiO2的低HC)，F上層的一個晶粒5010中的磁化矢量很容易轉向朝下方向。然而，由於還沒有形成交互作用，AF中間層的一個晶粒4010中AF旋轉排列的方向是任意的。類似地，AF下層的一個晶粒3020中AF旋轉排列的方向也是任意的。
如圖9(b)所示，當T＝TB時，發生交互作用。因此，「AF下層的一個晶粒3020/AF中間層的一個晶粒4010/F上層的一個晶粒5010」構成的一個晶粒的磁性狀態被從「AF/Para.(界面)/AF/Para.(界面)/F」轉變成「AF/AF/F」。為了使F上層的一個晶粒5010中的旋轉面向下方，設置每層膜的旋轉、每個界面並使之區域冷卻到凍結狀態。交互作用產生的內部磁場約為幾百kOe。根據該數量級，AF中間層的一個晶粒4010中的AF旋轉和AF下層的一個晶粒3020中的AF旋轉的排列如圖9(b)所示。
由於「TB＜＜TN」，在T＝TB下，AF中間層的一個晶粒4010具有相當大的SAF，因此AF旋轉排列具有相當大的JAFSAFSAF。在T＝TB下，「AF/AF/F」交互作用突然產生，伴隨著大的SAF和JAFSAFSAF，因此在T＝TB下HC迅速增加。這就是在T＝TB下獲得HC隨溫度變化的急劇改變量的原因，並且也是基於「TB＜＜TN」的特定性能所獲得的物理現象。
如圖9(c)所示，當RT＜T＜TB時，每個膜層的磁化矢量增加，並且持續增加直到如圖9(d)所示的T＝RT時停止。到此為止，我們已經解釋了熱助磁記錄的過程。上述的記錄過程只是磁化矢量的相反過程。
本發明的AF下層302也可以由L10-(PtPd)Mn膜形成。如圖17的總結可見，(a)即使在AF下層302由L10-(PtPd)Mn膜形成、且F上層501由CoCrPt-SiO2膜形成的情況下，在RT下，F上層501的(KV)eff/kBT值也為約268，且其HC值也為約11kOe；(b)即使在AF下層302由L10-(PtPd)Mn膜形成、且F上層501由CoCrPt-Cr膜形成的情況下，在RT下，F上層501的(KV)eff/kBT值也為約229，且其HC值也為約10kOe。儘管為了得到L10-(PtPd)Mn膜需要進行熱處理，由於該處理可以在至多250℃下進行，因此實際應用上沒有問題。
如圖15中的總結可見，根據本發明該實施方案的AF中間層401可以由γ-MnIr膜、γ-MnRh膜、γ-MnNi膜、γ-MnRu膜、γ-MnPt膜、γ-MnPd膜、γ-Mn(PtRh)膜和γ-Mn(RuRh)膜之一形成。同樣，為了使TB低於200℃，Ir組分、Rh組分、Ru組分、Ni組分、Pt組分、Pd組分、(PtRh)組分和(RuRh)組分應分別少於20原子％。
如圖15所示，AF層的KAF值與γ-FeMn膜的相同，AF層的TB值與γ-FeMn膜的相同，並且，AF層具有「TB＜＜TN」的特性。
同樣，如圖15可見，在γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜的情況下，TB和TN之間相差很大。因此，通過使用它們形成AF層，可以更有效地使「TB＜＜TN」。即，在熱助磁記錄過程中，在T＝TB下，「AF/AF/F」交互作用將突然發生，並具有較大的SAF和JAFSAFSAF，因此，將有可能在T＝TB下增加HC的溫度梯度。
此外，γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜表面(111)的密堆六邊形晶格點陣一邊的長度幾乎等於構成AF下層302的L10-PtMn膜或L10-(PtPd)Mn膜的表面(111)中密堆六邊形晶格點陣一邊的長度，也幾乎等於構成F上層501的CoCrPt-SiO2膜的表面(001)(或CoCrPt-Cr膜的表面(001))中密堆六邊形晶格點陣一邊的長度。因此，用γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜形成AF中間層401，可以避免晶格點陣不匹配的問題。由此，可能獲得接近於理論值(即圖17所示的計算結果)的HC值或(KV)eff/kBT值，並且F上層501的各向異性分散也能保持較小。
此外，在TW增加到高於200℃的情況下，最好使用具有分別高於20原子％的Ir組分、Rh組分和Ru組分的γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜來作為AF中間層401。得到的AF層具有約為240-300℃的TB值，並且通過Ir組分、Rh組分和Ru組分可以調整TB值到一個令人滿意的值，即，剛好低於TW。
然而，γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜增加了成本。因此，當使用由這些膜製成的AF膜層時，有必要在磁物理性能值和成本問題之間達成平衡。
至此，已經解釋了在交互作用三膜層磁介質中具有垂直各向異性的磁記錄。然而，也有可能開發出具有平面各向異性的磁記錄和具有傾斜各向異性的磁記錄。
實施例4圖10表示根據本發明的用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質。該介質具有由位於基底100上的底層200、滿足TW＜TN的高KAF反鐵磁(AF)下層302，滿足TB＜TW的低KAF反鐵磁(AF)中間層401，滿足TW＜TC的用於記錄再現的鐵磁(F)上層502，以及保護層600。基底100由玻璃製成，底層200由Ru膜形成，AF下層302由L10-PtMn膜形成，AF中間層401由γ-FeMn膜形成，F上層502由磁化補償點TComp.≤0℃的非晶質TbFeCo膜形成，保護層600由C膜形成。在熱助磁記錄介質在低溫下形成的情況下，能夠獲得Ru(001)/L10-PtMn(111)/γ-FeMn(111)/非晶質TbFeCo每層表面緊密堆積的晶粒排列，因此形成垂直磁化膜。一般地，底層200的厚度為20nm，AF下層302的厚度為10nm，AF中間層401的厚度為10nm，F上層502的厚度為10nm，保護層600的厚度為3nm。
圖11表示了用於熱助磁記錄的交互作用三膜層磁介質中F上層502的矯頑磁力(HC)與溫度(T)的依存關係。尤其是，該圖表示了在AF下層302由10nm厚的L10-PtMn膜形成、AF中間層401由10nm厚的γ-FeMn膜形成、且F上層502由10nm厚的TbFeCo膜形成的情況下HC和T之間的關係。由於「AF下層302/AF中間層401/F上層502」三膜層的「AF/AF/F」交互作用，在RT下F上層502的HC值非常大。如圖17中總結的那樣，在F上層502由TbFeCo膜形成的情況下，其HC值約為137kOe。
使用加權平均值來粗略計算HC值。使用圖14中所示的F上層502的KF值和HC值、以及圖16中所示的AF下層302的KAF值，用下式來計算HC值[(AF下層302的KAFxVAF+F上層502的KFxVF)/(AF下層302的VAF值+F上層502的VF值)]×[1/(RT下單層F上層502的KF值)×(RT下單層F上層502的HC值)]。如圖15中總結的那樣，由於AF中間層401的KAF小，因此AF中間層401的KAFVAF乘積被忽略不計。
既然在RT下TbFeCo單層的HC值為約8kOe(圖14)，通過「AF/AF/F」交互作用，HC值能增加到很高的值，並且實際上其遠遠超過了記錄磁頭的最大磁場10kOe。此外，通過根據布裡淵作用的加熱，F上層502在RT下的最大HC值逐漸下降，在當AF中間層401的TB為約155℃且TW≈200℃(即「AF/AF/F」交互作用消失的溫度)時迅速下降，隨後取決於單層F上層502的HC與溫度之間的關係。當TW≈200℃時，如果F上層502由TbFeCo膜形成，則HC值為約1kOe。圖11特別表示了在TB值附近或剛好低於TW的溫度下獲得了HC值隨溫度變化的急劇改變量(呈臺階或梯階狀)。
此外，圖17列示了在RT下交互作用三膜層磁介質的F上層502的(KV)eff/kBT值。這裡，用式[(AF下層302的KAFVAF乘積)+(F上層502的KFVF乘積)/(kBT)]來計算(KV)eff/kBT值。如圖15所示，由於AF中間層401的KAF小，因此AF中間層401的KAFVAF乘積被忽略不計。
在RT下，如果F上層502由TbFeCo膜形成，則F上層502的(KV)eff/kBT值為約198。由於單層TbFeCo膜的(KV)eff/kBT值在RT下為約5.8-7.7(圖14)，通過「AF/AF/F」交互作用，RT下F上層502的(KV)eff/kBT值可被增加到非常高的值。圖11中，當TW≈200℃時，如果F上層502由TbFeCo膜形成，則HC值為約1kOe。考慮到現有的磁頭的最大記錄磁場為約10kOe，當TW≈200℃時HC值被降至約1kOe，從而可以在F上層502上輕鬆地進行寫入(記錄)操作。此外，由於底層200、AF下層302、AF中間層401、F上層502和保護層600可以由緊密堆積的晶體板構成，因此其成形過程可以在RT下進行。儘管為了獲得由L10-PtMn膜構成的AF下層302需要進行加熱處理，其加熱溫度也等於或低於250℃。因此，將該實施例付諸實際應用不存在問題。
從以上可得出結論通過三層膜「AF/AF/F」(即「AF下層302/AF中間層401/F上層502」)交互作用，在RT至TB的溫度範圍內可以獲得非常高的熱波動抗力和高的HC值。同樣，高溫下寫入能力的問題也被克服，在TB值附近或剛好低於TW的溫度下獲得了HC值隨溫度變化的急劇改變量(即大的HC溫度梯度)。此外，已證實可以在低溫下形成介質。這樣，通過使用由「AF/AF/F」(即「AF下層302/AF中間層401/F上層502」)交互作用形成的三層膜介質，就有可能得到一種熱助磁記錄介質，其能夠(1)克服RT下的熱波動抗力問題、並在高溫下具有寫入能力；(2)在剛剛低於TW的溫度下HC獲得隨溫度變化的急劇改變量；(3)在低溫下形成。
下面將說明由AF下層302/AF中間層401/F上層502形成的交互作用三層膜介質的熱助磁記錄過程。圖12表示了由「AF下層的一個晶粒3020/AF中間層的一個晶粒4010/F上層的一個晶粒5020」形成的一個「AF/AF/F」交互作用晶粒在熱助磁記錄時的旋轉排列。儘管該圖表示的是一個晶粒的形狀，反向磁化單元也會呈現同樣的形狀。圖中，TM.表示過渡金屬，RE.表示稀土。這裡，假定AF下層302和該AF下層的晶粒3020由L10-PtMn形成，AF中間層401和該AF中間層401的晶粒4010由γ-FeMn形成，而F上層502和該F上層的晶粒5020由TbFeCo形成。此外，L10-PtMn的TN為約700℃(圖16)，γ-FeMn的裡爾點(TN)為約217℃(圖15)，TbFeCo的TC為約270℃(圖14)。由於理想的TW為約200℃，因此下面的說明將以TW≈200℃為基礎。
如圖12(a)所示，假設在熱助磁記錄過程中熱場和記錄磁場10000在T＝TW下從介質的頂表面向下照射和施加。由於L10-PtMn的TN為約700℃，γ-FeMn的TN為約217℃，TbFeCo的TC為約270℃，都比TW≈200℃高，由「AF下層的晶粒3020/AF中間層的晶粒4010/F上層的晶粒5020」構成的一個晶粒中的磁性狀態在T＝TW下為「AF/AF/F」。然而，由於γ-FeMn的TB為約155℃，其更精確的磁性狀態為「AF/Para.(界面)/AF/Para.(界面)/F」。因此，在T＝TW下，由於TbFeCo的低HC，F上層的一個晶粒5020中的磁化矢量很容易轉向朝下方向。然而，由於還沒有形成交互作用，AF中間層的一個晶粒4010中AF旋轉排列的方向是任意的。類似地，AF下層的一個晶粒3020中AF旋轉排列的方向也是任意的。
如圖12(b)所示，當T＝TB時，發生交互作用。因此，「AF下層的一個晶粒3020/AF中間層的一個晶粒4010/F上層的一個晶粒5020」構成的一個晶粒的磁性狀態被從「AF/Para.(界面)/AF/Para.(界面)/F」轉變成「AF/AF/F」。為了使F上層的一個晶粒5020中的旋轉(總的旋轉)面向下方，設置每層膜的旋轉、每個界面並使之區域冷卻到凍結狀態。交互作用產生的內部磁場約為幾百kOe。根據該數量級，AF中間層的一個晶粒4010中的AF旋轉和AF下層的一個晶粒3020中的AF旋轉的排列如圖12(b)所示。
由於「TB＜＜TN」，在T＝TB下，AF中間層的一個晶粒4010具有相當大的SAF，因此AF旋轉排列具有相當大的JAFSAFSAF。在T＝TB下，「AF/AF/F」交互作用突然產生，伴隨著大的SAF和JAFSAFSAF，因此在T＝TB下HC迅速增加。這就是在T＝TB下獲得HC隨溫度變化的急劇改變量的原因，並且也是基於「TB＜＜TN」的特定性能所獲得的物理現象。
如圖12(c)所示，當RT＜T＜TB時，每個膜層的磁化矢量增加，並且持續增加直到如圖12(d)所示的T＝RT時停止。在F上層的一個晶粒5020中，由於RE.旋轉的溫度下降造成的旋轉尺寸增加比由於TM.旋轉的溫度下降造成的旋轉尺寸的增加更大。因此，RE.旋轉和TM.旋轉增加。當T＝RT時，RE.旋轉尺寸和TM.旋轉尺寸之差變小，降至Ms≈50emu/cm3。如果Ms低造成再現敏感度缺乏，則可以在RT下在F上層502上形成具有約300emu/cm3的Ms值的再現專用層如非晶質DyTbFeCo膜。到此為止，我們已經解釋了熱助磁記錄的過程。上述的記錄過程只是磁化矢量的相反過程。
本發明的AF下層302也可以由L10-(PtPd)Mn膜、L10-NiMn膜或有序相Mn3Ir膜形成。如圖17的總結可見，(a)即使在AF下層302由L10-(PtPd)Mn膜形成、且F上層502由TbFeCo膜形成的情況下，在RT下，F上層502的(KV)eff/kBT值也為約198，且其HC值也為約137kOe；(b)即使在AF下層302由L10-NiMn膜形成、且F上層502由TbFeCo膜形成的情況下，在RT下，F上層502的(KV)eff/kBT值也為約27，且其HC值也為約17kOe；(c)即使在AF下層302由有序相Mn3Ir膜形成、且F上層502由TbFeCo膜形成的情況下，在RT下，F上層502的(KV)eff/kBT值也為約47，且其HC值也為約31kOe。儘管為了得到L10-(PtPd)Mn膜、L10-NiMn膜或有序相Mn3Ir膜需要進行熱處理，由於該處理可以在至多250℃下進行，因此實際應用上沒有問題。
如圖15中的總結可見，根據本發明該實施方案的AF中間層401可以由γ-MnIr膜、γ-MnRh膜、γ-MnNi膜、γ-MnRu膜、γ-MnPt膜、γ-MnPd膜、γ-Mn(PtRh)膜和γ-Mn(RuRh)膜之一形成。同樣，為了使TB低於200℃，Ir組分、Rh組分、Ru組分、Ni組分、Pt組分、Pd組分、(PtRh)組分和(RuRh)組分應分別少於20原子％。如圖15所示，AF層的KAF值與γ-FeMn膜的相同，AF層的TB值與γ-FeMn膜的相同，並且，AF層具有「TB＜＜TN」的特性。
同樣，如圖15可見，在γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜的情況下，TB和TN之間相差很大。因此，通過使用它們形成AF層，可以更有效地使「TB＜＜TN」。即，在熱助磁記錄過程中，在T＝TB下，「AF/AF/F」交互作用將突然發生，並具有較大的SAF和JAFSAFSAF，因此，將有可能在T＝TB下增加HC的溫度梯度。
此外，γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜表面(111)的密堆六邊形晶格點陣一邊的長度幾乎等於構成AF下層302的L10-PtMn膜、L10-(PtPd)Mn膜、L10-NiMn膜和有序相Mn3Ir膜的表面(111)中密堆六邊形晶格點陣一邊的長度。因此，用γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜形成AF中間層401，可以避免晶格點陣不匹配的問題。由此，可能獲得接近於理論值(即圖17所示的計算結果)的HC值或(KV)eff/kBT值，並且F上層502的各向異性分散也能保持較小。
此外，在TW增加到高於200℃的情況下，最好使用具有分別高於20原子％的Ir組分、Rh組分和Ru組分的γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜來作為AF中間層401。得到的AF層具有約為240-300℃的TB值，並且通過Ir組分、Rh組分和Ru組分可以調整TB值到一個令人滿意的值，即，剛好低於TW。
然而，γ-MnIr膜、γ-MnRh膜和γ-MnRu膜增加了成本。因此，當使用由這些膜製成的AF膜層時，有必要在磁物理性能值和成本問題之間達成平衡。
至此，已經解釋了在交互作用三膜層磁介質中具有垂直各向異性的磁記錄。然而，也有可能開發出具有平面各向異性的磁記錄和具有傾斜各向異性的磁記錄。
圖13分別總結了F上層501和502的TW和TC之間、AF中間層401的TB和TW之間、F下層301的TW和TC之間、以及AF下層302的TW和TN之間的反向溫度關係。如圖13所示，如果上述溫度關係中只有一個是反向的，實施例1至4中說明的用於獲得HC隨溫度變化的急劇改變量的熱助磁記錄介質是不能實現的。
此外，由於交互作用理論還沒有建立，因此使用加權平均值來粗略計算圖17中的HC值。不必說，該HC值的獲得是基於理想的「F/AF/F」交互作用或「AF/AF/F」交互作用。詳細地說，使用加權平均值來獲得HC值是基於這樣的假定，即假定F下層301的KFVF乘積或AF下層302的KAFVAF乘積被通過AF中間層401的F上層501或502的KFVF乘積完全覆蓋。這樣，由於晶格點陣不匹配的問題或界面上含有雜質，因此實際的HC值要低於圖17所示的HC值。然而，本發明人通過另一個領域的其它試驗發現，通過F硬磁性層和AF層之間的交互作用，F硬磁性層的HC值能夠增加到單層的HC值的幾倍～幾十倍。此外，儘管即使在Appl.Phys.Lett.，Vol.82，pp.2859-2861(2003)中公開的由「FeRh(下層)/FePt(上層)」形成的磁性層結構中晶格點陣也嚴重不匹配，單層F上層的HC值也能通過「AF/F」交互作用而從約1kOe增加到約8kOe。這樣，從該試驗來看，F上層501和502的HC值可以增加到單層的HC值的幾倍～幾十倍，並且很容易期待在圖17中大部分沒有標記「x」的組合中至少能夠得到HC＞10kOe(記錄磁頭的最大磁場)。
此外，當F層如F下層301不具有高的KF且AF層如AF下層302不具有高的KAF時，用於記錄再現的F上層501和502不能得到高的(KV)eff/kBT值和高的HC值。具有低KF的F層或具有低KAF的AF層沒有任何效果。圖17中標記「x」的AF下層302和F上層501的組合是其典型的實施例，因為其KAF低。
此外，沒有AF中間層401的AF下層302和用於記錄再現的F上層501或502之間的「AF/F」雙層交互作用，不能實現實施例1至4中所述的熱助磁記錄介質。這是因為具有約150-200℃的TB值和高KAF的AF層幾乎不起作用。即，具有高KAF的AF層的TN總是很高(圖16)，因此TB值比TW≈200℃高得多。然而，如果TB值為約150-200℃，並且AF層具有高的KAF，這在理論上是可能的。
此外，形成F下層301的L10-FePt、L10-CoPt或L10-FePtNi的磁化產生偏磁場，該偏磁場可能施加到用於記錄再現的F上層501和502上，從而對記錄操作產生不利的影響。然而，通過增加AF中間層401的厚度可以解決該問題。同樣，也可以在底層200之下再設置多層膜(Fe/Cr)，並可以安置吸收來自偏磁場的洩漏磁通量的裝置。在底層由AF層形成的情況下，偏磁場為0。因此，不會產生上述問題。
實施例5圖18表示了使用根據本發明的熱助磁記錄介質的磁碟裝置的一個例子。本發明的熱助磁記錄介質被應用在磁碟裝置上，該磁碟裝置是磁記錄裝置的一種。然而，本發明的熱助磁記錄介質也可以應用在如磁帶設備和光磁碟裝置等的磁記錄裝置上。
具體地，圖中表示的磁碟裝置被用於在被稱作磁軌的記錄區域中以同心圓形狀來記錄數據，該裝置包括作為根據本發明的盤狀熱助磁記錄介質的磁碟10、用於加熱讀取或寫入數據的熱助磁記錄介質的近場光線和雷射發射設備、磁頭18、用於支撐並將磁頭18移動到磁碟10上的預定位置的致動裝置、以及控制磁頭18讀取或寫入的數據發送/接收以及傳動裝置的動作的控制裝置26。
下面將介紹這些元件的結構和操作。至少有一個可旋轉磁碟10被旋轉軸12支撐，並由驅動電機14驅動而旋轉。在磁碟10上安裝了至少一個浮動塊16，該浮動塊16支撐了至少一個用於讀取和寫入數據的磁頭18。
當磁碟10旋轉時，浮動塊16同時在磁碟表面上移動，併到達記錄所需數據的預定位置。浮動塊16通過萬向節20安裝在臂杆22上。萬向節20具有一點能夠使浮動塊16緊密貼近磁碟10的彈性。臂杆22安裝在致動器24上。圖18也表示了萬向節支撐的浮動塊16的放大視圖。
可以使用音圈電機作為致動器24。該音圈電機包括可移動式地安裝在固定磁場中的線圈，該線圈的移動方向和移動速度受控制裝置26經由線路30發出的電信號控制。因此，該實施方案的傳動裝置包括浮動塊16、萬向節20、臂杆22、致動器24和線路30。
在磁碟的操作過程中，磁碟10的旋轉導致浮動塊16和磁碟表面之間的氣流產生空氣支承，使得浮動塊16從磁碟10的表面抬起。因此，該空氣支承使得浮動塊16從磁碟10上抬起，與萬向節20的彈力相平衡，與磁碟10保持一個固定的距離，而不與磁碟表面接觸。
一般地，控制裝置26包括邏輯電路、存儲器和微處理器。控制裝置26通過每條線路傳輸並接收控制信號，並控制磁碟裝置的各個元件。例如，電機14受通過線路28傳輸的發動機驅動信號的控制。致動器24受通過線路30傳輸的磁頭位置控制信號和定位控制信號的控制，使得所選的浮動塊16移動或定位到相關磁碟10上所需的數據磁軌上。
控制裝置26通過線路32接收磁頭18讀自磁碟10的數據的電信號，並將該信號轉換並解碼。此外，控制裝置26通過線路32向磁頭18傳輸向磁碟10上寫入數據的電信號(包括近場光線和雷射照射信號)。即，控制裝置26控制磁頭18讀取或寫入的數據的傳輸/接收。
同樣，讀取信號和寫入信號也可以直接從磁頭18傳送。控制信號的其它例子包括訪問控制信號、時鐘信號等。此外，磁碟裝置包括多個磁碟或一個致動器，而該致動器可以包括多個磁頭。
下面參照圖19來說明磁頭18的一個例子。該磁頭18包括熱助記錄磁頭181和再現頭182。
熱助記錄磁頭181包括下磁芯1810、線圈1811、安裝在線圈1811和上磁芯1813之間用於傳輸雷射1814的波導管1812，以及上磁芯1813。在記錄磁頭181的空氣支承表面1830的一側，安裝了由Au細波段構成的納米級光源1815，雷射1814照射到該納米級光源1815的背面(相對側)。該納米級光源1815由細波段形成，並被雷射1814加熱到高溫，從而光源中電子的非彈性散射變得活躍，且激發了等離子體。納米級光源1815的前端部具有幾十納米寬的突頂形狀，致使熱(等離子體)能在該前端部集中聚積，從而在此產生近場光線1816(光點尺寸等於或小於幾十納米)。近場光線1816將熱助磁記錄介質10局部加熱到所需溫度，同時從熱助記錄磁頭181向熱助磁記錄介質10施加記錄磁場，以執行熱助磁記錄操作。一個再現頭182至少包括下護罩1821、高靈敏度再現傳感器1822如GMR磁頭或TMR磁頭，和上護罩1823。
至此，我們已經說明了熱助磁記錄介質和磁碟裝置。具體地，該熱助磁記錄介質的底層200可以由Cu膜、Cr膜、CrRu膜、NiFeCr膜、Rh膜、Pd膜、Ag膜、Pt膜、MgO膜或Au膜形成，而L10-FePt膜、L10-CoPt膜、L10-FePtNi膜、L10-PtMn膜、L10-(PtPd)Mn膜、L10-NiMn膜或有序相Mn3Ir膜可被用作F下層301或AF下層302。
關於F下層301，可以使用通過向L10-FePt膜中添加Co從而得到的L10-FePtCo膜，或者使用通過向L10-CoPt膜中添加Ni從而得到的L10-CoPtNi膜。同樣，也可以使用具有高KF的膜層如L10-FePd膜、有序相Co3Pt膜、無序相CoPt膜、SmCo膜或NdFeB膜。至於AF下層302，可以使用有序相AuMn膜或無序相CrMnM膜。可以使用Pt、Rh、Pd、Cu或其混合物作為第三元素(M)。
可以使用具有高KAF的AF層來作為AF中間層401。然而，極少有具有高KAF且滿足條件TB＜TW(TW≈200℃)的AF膜。通過用旋轉玻璃或具混磁性的磁性膜來形成AF中間層401，可以得到同樣的效果。此外，當人們開發出來將作為AF中間層401的FeRh族材料的有序化溫度降低到低於350℃的技術時，可以使用在約100℃下進行從AF→F的相變的FeRh族材料。
F上層501中可以含有CoCr合金、CoPt合金、CoCrTa合金或CoCrPtTa合金。同樣，該膜層也可以由(Co/Pt)多層膜或(Co/Pd)多層膜形成。同樣，為了使其HC值在RT下滿足HC＜＜10kOe，F上層501中可以含有L10-FePtM合金、L10-CoPtM合金、L10-FePtNiM合金、L10-FePtCoM合金或L10-CoPtNiM合金(M第三元素)。這裡，第三元素M選自由Cu、Ru、Rh、Pd、Ag、Au、Sn、Sb、Ir、Pb、B和其混合物構成的元素組。這些元素中，添加Ag、Sn、Sb、Ir、Pb和B元素時，由於無序/有序轉變的緣故(因為這些元素在無序相中被迫可溶，而在有序相中變得自由不可溶)，可以獲得晶粒偏析效應。
此外，F上層502可以由RE.-TM.合金膜形成，這些膜例如有非晶質TbFe膜、非晶質GdFe膜、非晶質TbCo膜、非晶質GdTbFeCo膜、非晶質GdDyFeCo膜、非晶質NdFeCo膜或非晶質NdTbFeCo膜。
保護層600中可以含有Cu、Cr、Ta、Ru、Pd、Ag、Pt或Au。可以使用任何能夠對在其下的包括F上層501和502在內的膜層提供抗腐蝕保護的膜層來作為保護層600。
此外，可以在AF下層302和AF中間層401之間再插入F膜層如Co膜層。同樣，也可以在其間插入(Co/Pt)多層膜或(Co/Pd)多層膜。還可以在底層200之下形成相應於由具有高導熱性的Au或Cu製成的吸熱層或SUL層(Softunderlayer，柔性底層)。
利用AF中間層401的TB，從而在合適的溫度下獲得HC溫度梯度的本發明的基本概念在MRAM(磁性隨機存儲器)中可以得到發展。
權利要求
1.一種熱助磁記錄介質，其特徵在於該介質具有由滿足TW＜TC的高KF鐵磁物質或滿足TW＜TN的高KAF反鐵磁物質製成的底層、滿足TB＜TW的低KAF反鐵磁中間層、和滿足TW＜TC的鐵磁物質或亞鐵磁物質製成的用作記錄再現層的上層構成的膜層結構，其中TW是記錄溫度，TC為居裡點，TN為裡爾點，TB為截止溫度，KF為鐵磁性磁晶各向異性常數，KAF為反鐵磁磁晶各向異性常數。
2.根據權利要求1的介質，其中由鐵磁物質製成的底層由L10-FePt族膜形成，由反鐵磁物質製成的中間層為γ-FeMn族膜，而由鐵磁物質製成的上層為CoCrPt-SiO2族膜或CoCrPt-Cr族膜。
3.根據權利要求1的介質，其中由鐵磁物質製成的底層由L10-FePt族膜形成，由反鐵磁物質製成的中間層由γ-FeMn族膜形成，而含有亞鐵磁物質的上層由非晶質TeFeCo族膜形成。
4.根據權利要求1的介質，其中含有反鐵磁物質的底層由L10-PtMn族膜形成，由反鐵磁物質製成的中間層由γ-FeMn族膜形成，而由鐵磁物質製成的上層由CoCrPt-SiO2族膜或CoCrPt-Cr族膜形成。
5.根據權利要求1的介質，其中含有反鐵磁物質的底層由L10-PtMn族膜形成，由反鐵磁物質製成的中間層由γ-FeMn族膜形成，而含有亞鐵磁物質的上層由非晶質TbFeCo族膜形成。
6.根據權利要求1的介質，其中含有鐵磁物質的底層由L10-CoPt或L10-FePtNi製成。
7.根據權利要求1的介質，其中含有反鐵磁物質的底層由L10-(PtPd)Mn製成。
8.根據權利要求1的介質，其中含有反鐵磁物質的底層由L10-(PtPd)Mn、L10-NiMn或有序相Mn3Ir製成。
9.根據權利要求1的介質，其中由反鐵磁物質製成的中間層含有γ-MnIr、γ-MnRh、γ-MnRu、γ-MnNi、γ-MnPt、γ-MnPd、γ-Mn(PtRh)或γ-Mn(RuRh)。
10.一種磁記錄介質裝置，特徵在於其包括熱助磁記錄介質；驅動所述熱助磁記錄介質的介質驅動元件；與具有介質加熱裝置的記錄磁頭和記錄磁場施加裝置以及再現頭安裝在一起的磁頭；以及將磁頭定位在熱助磁記錄介質上所需位置的磁頭驅動元件，其中所述熱助磁記錄介質具有由滿足TW＜TC的高KF鐵磁物質或滿足TW＜TN的高KAF反鐵磁物質製成的底層、滿足TB＜TW的低KAF反鐵磁中間層、和滿足TW＜TC的鐵磁物質或亞鐵磁物質製成的用作記錄再現層的上層構成的膜層結構，其中TW是記錄溫度，TC為居裡點，TN為裡爾點，TB為截止溫度，KF為鐵磁性磁晶各向異性常數，KAF為反鐵磁磁晶各向異性常數。
全文摘要
本發明提供一種熱助磁記錄介質，其能夠克服在RT下的熱波動抗力問題和寫入能力問題，在剛剛低於記錄溫度的溫度下獲得矯頑磁力隨溫度變化的急劇改變量，並且可以在低溫下形成。該介質具有由在基底上形成的滿足T
文檔編號G11B5/62GK1920961SQ200610121850
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月25日 優先權日2005年8月25日
發明者添谷進 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司