带有写入辅助层的磁记录介质制造技术

磁记录盘具有铁磁记录层和与铁磁记录层接触并进行交换耦合作用的“顺磁”写入辅助层。写入辅助层是一种其居里温度低于磁盘驱动器工作温度的铁磁材料，这使得在工作温度下和没有写入场作用时，写入辅助层处于顺磁状态并且没有剩余磁化。当施加的写入场与先前铁磁记录层的写入区域的磁化方向相反时，由于交换耦合作用，写入辅助层表现出与写入场相一致的磁化，这使得写入场与铁磁记录层的磁化方向相反。写入辅助层允许较高的各向异性材料用于铁磁记录层，这将导致介质热稳定性的改善，因为在写入期间它减少了铁磁记录层的有效各向异性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般性地涉及磁记录介质，尤其涉及改善写入能力但不降低热稳定性的介质结构。
技术介绍
硬盘驱动器的磁记录介质结构通常包含一个刚性衬底，例如带有表面涂层(例如NiP)的玻璃或铝-镁盘像，一个或多个底层或种子层，磁层和保护性盘外涂层。具有四元CoPtCrB单一磁层的典型磁盘结构在美国专利6,187,408中已有描述。除常规单一磁层的磁层之外，最近较新的磁层结构类型是反铁磁耦合(AFC)磁层(如美国专利6,280,813中所述)。同样众所周知的是通过使磁层层叠起来，以减少固有的介质噪声，即改善信噪比(SNR)。在“低噪声”层叠磁层中，两层或更多层的磁薄膜通过非磁的隔离层去耦。在美国专利5,051,288中已经对具有两个磁薄膜的常规层叠磁层进行过描述。在已公开的美国专利申请US2002/0098390 A1中描述了具有由非磁性隔离层隔离单磁薄膜和AFC磁层的层叠AFC磁层。美国专利6,007,924则描述了具有在磁薄膜之间使用顺磁隔离层并且与磁薄膜接触的层叠磁层的磁记录磁盘。磁记录介质，例如在硬盘驱动器中所使用的磁记录介质，正面临这样一个基础性的挑战表面密度的进一步增加并不能通过简单地对所有尺寸进行小型化，即减少介质粒度来获得，因为即使在产品密度近似为35 Gbit/in2的条件下，粒度将会接近稳定极限(“超顺磁”极限)，其中当处理此极限时，会出现写入比特模式的热擦除。通过增大各向异性Ku，可以补偿晶粒体积(grain volumn)V的减少所导致的磁稳定性下降，因为支配热稳定性的总能量势垒是由乘积KuV给定的。然而，将所希望的信息写入到磁介质中所需的、来自磁记录头的写入场H0也与Ku成比例，因此限制了高Ku材料的使用。因此，超高密度介质稳定性的基础性问题与写入能力问题密切相关，因为这二者的数值都由同一介质参数Ku所决定。为了可靠地进行比特模式的写入，写入能力要求Ku低于某个阈值，而记录信息的长期稳定性则要求Ku在另一个阈值之上。因此，会因为写入能力和稳定性对磁各向异性Ku的矛盾性要求而产生一个未来超高密度介质的基础性问题，因为二者的性质都同等程度地取决于Ku。因此，需要一种磁记录介质，其打破对源于磁各向异性的写入场的相关性，并且使所有其它的关键磁性质和记录性质基本保持不变。
技术实现思路
本专利技术是一种磁记录盘，其具有铁磁记录层，和与铁磁记录层接触并且交换耦合的“顺磁”写入辅助层。写入辅助层是一种铁磁材料，其居里温度低于磁盘驱动器的工作温度，使得在处于工作温度并且没有写入场的条件下，写入辅助层处于顺磁状态并且没有剩余磁化。因此在已经写入数据并且不再存在写入场之后，由于它的顺磁特性，写入辅助层的磁化受到抑制，盘的磁状态和写入比特模式的稳定性基本上只由铁磁记录层的性质所决定。然而，当写入场的方向与铁磁记录层的先前写入区域的磁化方向相反时，写入辅助层表现出与写入场对齐的磁化。因为写入辅助层与铁磁记录层交换耦合，所以写入层的磁化帮助写入场来反转铁磁记录层的磁化。写入辅助层允许较高各向异性的材料在铁磁记录层使用，这将导致介质热稳定性的改善，因为在写入期间减少了铁磁记录层的有效各向异性。为了较完整地理解本专利技术的特性和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。附图说明图1A示出的是在没有施加写入场时本专利技术的介质结构以及相关磁化方向或磁矩。图1B示出的是在有施加写入场时本专利技术的介质结构以及相关磁化方向或磁矩。图2示出的是在有或没有施加写入场时，在整个结构厚度上本专利技术的介质结构的MAG层和p-WAL层的磁化。图3A针对所施加的场相对于易磁化轴的不同取向，示出了矫顽场HC与剩磁厚度积Mrt的乘积，该乘积是介质结构中p-WAL层的居里温度TC的函数。图3B针对所施加的场相对于易磁化轴的不同取向示出了切换场H0，它是介质结构中p-WAL层的居里温度TC的函数。图4A示出了CoCr块体合金(bulk alloy)的磁相图，它是以原子百分数(at.％)为单位的Cr成分和温度的函数。图4B针对生长在常规磁盘介质的底层结构上的CoCr薄膜(31at.％的Cr)，示出了在不同温度下的几种磁滞回线。图5A是本专利技术的AFC实施例的截面示意图，其中p-WAL层在AFC磁层的第二磁膜之上。图5B是本专利技术的AFC实施例的截面示意图，其中p-WAL层在AFC磁层的第二磁膜之下。图6A是切换场H0的图表，它是图5A的结构中p-WAL厚度的函数。图6B是磁各向异性与晶粒体积的乘积(KuV)的图表，它是图5A的结构中p-WAL厚度的函数。图7A是以dB为单位的改写能力(overwrite)的图表，它是CoCr p-WAL材料的两种成分的p-WAL厚度的函数。图7B的图表比较了常规介质和本专利技术的p-WAL介质结构的以dB为单位的改写能力，它是改写电流的函数。图8A是本专利技术的低噪声层叠介质实施例的截面示意图，其中p-WAL层在隔离层之下，并且在层叠磁层的下部磁膜之上。图8B是本专利技术的层叠AFC实施例的截面示意图，其中p-WAL层在隔离层之下，并且在AFC磁膜的上部磁膜之上。具体实施例方式纯顺磁材料是一种其原子具有永久偶极矩的材料，但是其铁磁性是不活跃的。如果将磁场作用在这样的材料上，偶极矩试图顺着磁场排列，但由于它们的随机热运动，妨碍它们变得完好对齐。因为偶极试图顺着所施加的磁场排列，这种材料的磁化系数是正的，但在缺乏强铁磁作用的情况下，磁化系数相当小。当顺磁材料被放置在很强的外加磁场中时，只要作用的磁场存在，就会出现磁矩。该磁矩与磁场平行且与磁场的尺寸成比例，但是比在铁磁材料中弱得多。当作用的磁场被去掉时，就丢失了净顺磁对齐，因为偶极释放回到正常的随机运动状态，而顺磁材料没有剩余磁矩。Pt和Al是已知的常规纯顺磁材料的例子。除纯顺磁材料外，铁磁材料也存在顺磁状态。在一定的温度上，即在所谓的居里温度上，铁磁材料就具有顺磁特性，也就是说，即使在成序力(ordering force)，即铁磁交换耦合仍然存在，但不足以使磁偶极对齐时，该材料仍然呈现出磁力混乱状态。因此在顺磁状态下，该材料没有剩余磁矩，即在零作用磁场下无磁矩存在。这样的顺磁体(铁磁物质的顺磁状态)表现出所有上述提到的常规顺磁体的特性，尤其是当存在施加的磁场时磁化的线性场相关性。然而，由于仍然有活跃的成序力，这种磁化的场相关性比在常规顺磁体中要强得多。而且，一旦直接接触，这样的“非常规”顺磁体能够强耦合(通过直接交换耦合力)到常规铁磁体，使得各个层间彼此相互影响。图1A-1B给出的是本专利技术的介质结构的示意图，其中将这种非常规顺磁体作为写入辅助层(p-WAL)，该层被铁磁交换耦合到常规铁磁层(MAG)。该结构基本上包括两层铁磁或磁记录层(MAG)和p-WAL层。图1A-1B没有示出众所周知的常规硬盘衬底(通常为具有表面涂层或玻璃的Al-Mg、底层(UL)和/或用于MAG层的种子层)和保护层(OC)(通常为钻石状的非晶碳)。在这种结构中，p-WAL和MAG层直接相互接触，这使得层间有非常强的铁磁交换耦合。p-WAL层的材料是这样的铁磁材料，其能够与MAG层进行铁磁交换耦合，但在磁盘驱动器的工作温度下具有顺磁特性，即它具有低于磁盘驱动器的工作温度的居里温度。在存储状态下，即在已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁记录介质，包括：衬底；衬底上的记录层，包括在曝露于所施加的磁场后具有剩余磁矩的铁磁材料；衬底上的写入辅助层，包括当存在施加的磁场时表现出磁矩，但当不存在施加的磁场时基本上没有剩余磁矩的铁磁材料，该写入辅助层与记 录层接触并进行铁磁交换耦合。

【技术特征摘要】
US 2003-2-26 10/375,2221.一种磁记录介质，包括衬底；衬底上的记录层，包括在曝露于所施加的磁场后具有剩余磁矩的铁磁材料；衬底上的写入辅助层，包括当存在施加的磁场时表现出磁矩，但当不存在施加的磁场时基本上没有剩余磁矩的铁磁材料，该写入辅助层与记录层接触并进行铁磁交换耦合。2.如权利要求1中的介质，其中记录层在写入辅助层和衬底之间，而写入辅助层在记录层之上。3.如权利要求1中的介质，其中记录层是反铁磁耦合记录层，它包括由反铁磁耦合薄膜分隔的下部铁磁薄膜和上部铁磁薄膜，在曝露于所施加的磁场之后，下部与上部铁磁薄膜具有反平行磁矩，其中写入辅助层与上部铁磁薄膜接触。4.如权利要求3中的介质，其中写入辅助层位于上部铁磁薄膜之上。5.如权利要求1中的介质，其中记录层是层叠记录层，它包括由非磁性隔离层分隔的下部铁磁薄膜和上部铁磁薄膜，在曝露于所施加的磁场之后，下部和上部铁磁薄膜具有平行磁矩，其中写入辅助层与下部铁磁薄膜接触。6.如权利要求5中的介质，其中写入辅助层位于下部铁磁薄膜之上。7.如权利要求1中的介质，其中记录层是层叠的反铁磁耦合记录层，包含(a)下部铁磁薄膜，(b)中间铁磁薄膜，(c)在(a)和(b)之间的反铁磁耦合薄膜，(d)在(c)上的非磁性隔离层，和(e)在(d)上的上部铁磁薄膜，其中写入辅助层与(c)接触。8.如权利要求7中的介质，其中写入辅助层位于(c)之上。9.如权利要求1中的介质，其中记录层铁磁材料是包括Co和Pt的合金，而写入辅助层铁磁材料是包括Co和Cr的合金。10.如权利要求9中的介质，其中写入辅助层铁磁材料是CoCr，其中Cr的含量在接近28至40原子百分数的范围内。11.如权利要求9中的介质，其中写入辅助层铁磁材料是包括Co、Cr和Ru的合金。12.如权利要求11中的介质，其中写入辅助层铁磁材料是(Co100-xCrx)100-yRuy，其中x在接近20至35之间，y在接近10和30之间。13.一种磁记录盘，其可在预选温度上工作，以便在曝露于所施加的磁场之后，存储磁性记...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德莱斯KD博格，华V多，埃里克E夫勒顿，
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]