用于垂直记录介质的软磁衬层制造技术

本发明专利技术提供一种垂直磁记录介质。垂直磁记录盘具有在软磁衬层上的颗粒钴合金记录层。软磁衬层被掺杂以明智选择的元素或合金或者被所述元素或金属合金层盖帽或插入。所得盘和软磁衬层与没有掺杂或薄层的对比盘相比尤其具有好的记录属性，改善的机械强度和改善的抗腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及垂直磁记录介质，更特别地，涉及用于磁记录硬盘驱动 器的具有垂直磁记录层的盘。
技术介绍
垂直磁记录是在磁记录硬盘驱动器中实现超高记录密度的潜在途径之一，垂直磁记录中所记录的位(bit)在磁层中存储得具有垂直或离面 (out-of-plane )的磁轴取向。普通类型的垂直磁记录系统是利用双层介 质的系统。此类系统示于图1中，具有单写极类型的记录头。双层介质包括 形成在软磁，，或低矫顽力导磁衬层(SUL)上的垂直磁数据记录层(RL)， SUL层用作磁场从记录头的写极(pole )到返回极的》兹通返回路径。图1中， RL示出为具有垂直记录或磁化的区域，相邻区域具有相反的磁化方向，如 箭头所示。相邻的相反方向磁化区域之间的磁转变(magnetic transition)作 为所记录的位通过读元件或读头#皮;险测。图2是现有技术垂直磁记录盘的横截面的示意图，示出作用在记录层 RL上的写场Hw。盘还包括硬盘衬底、用于SUL的生长的籽层或始层(onset layer, OL )、 SUL与RL之间的中间层(IL )、以及保护覆层(OC)。 IL是非 磁层或多层结构，也称为交换中断层或EBL,其中断导磁膜SUL和RL 之间的磁交换耦合且促进RL的其基面平行于薄膜平面的外延生长。虽然图 2未示出，但是籽层通常直接沉积在SUL上以促进IL的期望的生长取向。 如图2所示，RL位于表象(apparent)记录头(ARH)的间隙内，其允 许与纵向或面内记录相比显著更高的写场。ARH包括盘上方的作为真实写 头(RWH)的写极(图1 )、以及RL下方的有效次级写极(SWP)。 SWP由 SUL促成，其通过IL自RL退耦，并且由于其高的磁导率在写过程期间产 生RWH的磁镜像。这有效地使RL在ARH的间隙中且允许在RL内的大的 写场Hw。软磁衬层(SUL)是垂直记录介质(PRM)结构的组成部分，其提供到记录头的磁场闭合，由此允许比纵向记录中采用的更高矫顽力的介质的磁翻转。为了最佳的介质性能，SUL是软磁的，展现出单畴特性，展现出单轴各 向异性且使其磁轴优选地沿径向排列。非晶的高磁导率材料满足这些磁规格且当前用于垂直介质制造中。当前 技术的非晶SUL材料的一个固有问题在于其与晶体层相比机械上的相对软 性。这使PRM更易于在溅射后处理期间或由于意外头-盘相互作用而在存储 器水平(file level)受到损害和擦伤。尽管较厚和较硬的覆层可改善记录介 质的机械坚固度，但是较厚的覆层增大的磁间距，对介质记录性能产生有害 的结果。需要的是改善SUL的本征机械属性以增大PRM的坚固度的方法。 这是本专利技术的主题。当前技术的非晶SUL材料的另一问题是其高的腐蚀倾向，这有损于垂 直记录介质的化学稳定性。该问题通过生长在SUL上的中间层(多层)的 粗糙的微结构而被恶化。粗糙度是用来控制记录层的分离(segregation )。当 前技术的方案包括使用双中间层，其包括在不同压强下溅射Ru,由此稠厚 的重叠层(overlayer)沉积在SUL上。沉积在SUL上的厚的重叠层产生较 粗糙的村层部件。尽管该方案改善了 PRM堆叠的总体腐蚀特性，但是厚的 重叠层中存在的缺陷或空缺会损及PRM的化学稳定性。还需要改善SUL本 身的本征腐蚀特性而不用厚的重叠层的方法。
技术实现思路
本专利技术是垂直磁记录盘，具有记录层(RL)、在软磁衬层(SUL)上的 交换中断层。SUL被掺杂以明智选择的材料以增大SUL的机械硬度。此外，引入在间隔/帽层中或在SUL本身中的诸如铌的材料增大了 SUL 的耐腐蚀性。因此，不需要厚的重叠层以防止腐蚀。为了更全面地理解本专利技术的本质和优点，请结合附图参照下面的详细说明。附图说明图1是现有技术的垂直磁记录系统的示意图2是根据现有技术的垂直磁记录盘的示意性剖面图且示出了写场；图3是垂直磁记录盘的示意性剖面图4是示出掺杂剂对SUL的磁属性的影响的曲线图5是示出SUL掺杂对机械硬度的影响的曲线图6是示出掺杂剂对CoTaZr软磁衬层的径向磁各向异性的影响的曲线图7a是具有不同帽厚度的盘的刮擦深度的曲线图； 图7b是有和没有帽的盘上刮擦概率的图表；图8a和8b比较了增大Cr和Nb在CoTaZr软磁衬层中的掺杂量对腐蚀 特性的影响；图9示出用Cr、 Nb、 Pt和Re以10%的水平掺杂CoTaZr软/磁衬层的效果；图10是开路电势对CoTaZrSUL中的掺杂剂浓度的曲线图11是掺杂到CoTaZr SUL中的Nb对矫顽力和单轴各向异性的影响的曲线图12a和12b是用于改善垂直记录介质的腐蚀特性的软磁衬层结构； 图13a和13b是用于改善垂直记录介质的腐蚀特性的另外的软磁衬层结构；图14是比较了包括2nm厚的Cr、 Nb、 Pt和Re的间隔层的SUL层的腐蚀特性的图15是对于盖有各种过渡金属和二元合金的各种2nm厚的层的SUL结 构测量的开路电势的图16比较了采用纳米层的SUL之间的易轴矫顽力和单轴各向异性、以 及在采用单或双层沉积的相同层中测量的易轴矫顽力和单轴各向异性。具体实施例方式X合金意味着仅X的合金或者包括X的合金(例如术语CoFe合金 包括CoFe以及CoFeO和CoFeC )。合金包括至少两种元素且不是必须包括金属。上意味着在…之上，但不是必须直接在…上。 图3是根据现有技术的垂直磁记录盘的示意性剖面图，示出了反铁磁耦 合的SUL。构成盘的各种层位于硬盘衬底上。衬底可以是任何商业可得的玻 璃衬底，但是还可以是具有NiP或其他已知表面涂层的常规铝合金，或者替代衬底，诸如硅、硅^减钙石或碳化硅。SUL位于衬底上，或者直接在衬底上或者直接在粘合层或OL上。OL促进SUL的生长且可以是具有约2 - 5纳 米(nm)厚度的AlTi合金或类似材料。在图3的盘中，SUL是由通过层间 膜(诸如Ru、 Ir或Cr)分隔开的多个软^磁层(SULa和SULb )形成的层叠 或多层SUL ，层间膜用作反铁磁(AF )耦合层间膜以引起SULa和SULb之 间的反铁磁交换耦合。此类SUL描述于美国专利6686070B1和6835475B2 中。然而，代替AF耦合SUL, SUL可以是单层SUL或非AF耦合的层叠或 多层SUL，其由通过诸如碳或SiN膜的非磁膜或者Al或CoCr的导电膜分 隔开的多个软磁膜形成。SUL层或多层由非晶导磁材料形成，诸如合金 CoNiFe、 FeCoB、 CoCuFe、 NiFe、 FeAlSi、 FeTaN、 FeN、 FeTaC、 CoTaZr、 CoFeB和CoZrNb，或四元合金诸如CoFeTaZr。 SUL的厚度通常在约 50-400nm的范围。形成在RL上的OC可以是非晶类金刚石碳膜或其他 已知保护覆层，例如氮化硅(SiN)。SUL上的非磁IL是具有六角密堆积(hcp )晶体结构的非磁金属或合金， 以用于控制颗粒RL中的hcp晶体取向。IL促进了 hcp颗粒RL的生长，使 得其c轴基本垂直地取向，由此导致垂直磁各向异性。4了(Ru)是一般使用 的用于IL的材料，但是其他材料包括选自Ti、 Re和Os的金属，以及含有 选自Ti、 Re、 Ru和Os的至少一种元素的合金，包括Ru基合金诸如RuCr 合金。IL可形成在形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直磁记录介质，包括：　　　　衬底；　　　　在所述衬底上的包括至少三种元素的软磁衬层；　　　　在该软磁衬层上的包括Ｃｏ或Ｆｅ的垂直磁记录层；以及　　　　其中该软磁衬层包括额外的具有大于１８９０℃的熔点温度的非金属元素或合金。

【技术特征摘要】
US 2006-10-13 11/580,6481.一种垂直磁记录介质，包括衬底；在所述衬底上的包括至少三种元素的软磁衬层；在该软磁衬层上的包括Co或Fe的垂直磁记录层；以及其中该软磁衬层包括额外的具有大于1890℃的熔点温度的非金属元素或合金。2. 根据权利要求1的垂直-兹记录介质，其中该额外元素是B、 B4C、 BN 和SiC中的至少一种。3. 根据权利要求2的垂直磁记录介质，其中该额外元素的量在0-12 at%的范围。4. 根据权利要求2的垂直磁记录介质，其中该软磁衬层包括含有CoTaZr 的非晶合金。5. 根据权利要求2的垂直磁记录介质，其中该软磁衬层结构是单层。6. 根据权利要求2的垂直磁记录介质，其中该软磁衬层结构是反铁磁耦 合双层结构。7. 根据权利要求1的垂直磁记录介质，其中该额外元素包括B。8. 根据权利要求7的垂直磁记录介质，其中该软磁衬层中该额外元素的 量在0-12at。/。的范围。9. 根据权利要求7的垂直磁记录介质，其中该软磁衬层中该额外元素的 量在0-6。/oat的范围。10. 根据权利要求7的垂直磁记录介质，其中该软磁衬层中该额外元素 的量在0.5-3 at。/。的范围。11. 根据权利要求1的垂直磁记录介质，其中该额外元素包括W。12. —种垂直;兹记录介质，包括 衬底；在该村底上包括至少三种元素的软磁衬层； 在该软》兹衬层上的垂直》兹记录层；以及其中该软磁衬层包括量小于6at。/。的Cr、 Pt、 Re、 Nb和Ti的至少一种的额外元素。13. 根据权利要求12的垂直磁记录介质，其中该额外元素是Nb、 Re和 Cr的至少一种。14. 根据权利要求13的垂直磁记录介质，其中在该软磁衬层中的该额外 元素的浓度在0-15 at.。/。之间。15. 根据权利要求13的垂直磁记录介质，其中在该软磁衬层中的该额外 元素的浓度在0.5-5 at.。/。之间。16. 根据权利要求12的垂直磁记录介质，其中该额外元素的添加不减小 超过20%的合金》兹矩。17. 才艮据权利要求12的垂直》兹记录介质，其中该额外元素增大该软^磁衬 层合金的不活泼性且表现出自钝化。18. 根据权利要求12的垂直》...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维布朗斯坦，戴青，池田圭宏，欧内斯托马里尼罗，王仁汉，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]