磁性记录介质制造技术

本发明专利技术涉及一种磁性记录介质（１００）。本发明专利技术特别适用于存储在硬盘上的数据的领域。介质（１００）包括布置在衬底（１０２）上的磁性区域的集合，每个磁性区域至少包括第一磁性层（Ｃ’１）和第二磁性层（Ｃ’２），其由非磁性层（ＮＭ’）彼此隔开。而且，所述第一磁性层（Ｃ’１）具有与所述衬底（１０２）的平面基本上平行定向的磁化；所述第二磁性层（Ｃ’２）具有与所述衬底（１０２）的平面基本上垂直定向的磁化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁性记录介质。本专利技术找到一种硬盘上的数据存储领域中尤为引人注 意的应用。
技术介绍
磁性记录始终是用于以二进制形式来可恢复地存储和重新读取海量数据的最为 可靠和经济的技术。磁性记录以磁性层的使用为基础，磁性层的属性针对最大写入密度 而优化，从而使写入和读取过程是有效的，并且存储的信息具有足够和可预知的生命周期 (通常为10年)。计算机硬盘(也即，磁性记录介质)的存储密度在大约15年中以每年60%的速率 增长。在50年内，存储容量已经从2K比特/平方英寸变为接近400G比特/平方英寸(1 英寸=2. 54厘米)。目前，磁性记录介质是最常见的连续介质，其包括至少一个磁敏感层，沉积在通常 以铝合金或者玻璃制成的衬底上。现在，该敏感层包括连续的多晶合金膜CoPtCrX,其具有hep六边形密集结构，其 沿平面中或者与平面垂直的方向上定向的c轴(称为容易轴)呈现出高的磁晶各向异性。 该层由纳米大小的多个晶体形成。附加的X元素是Ta或P或B，并且对粒子的去耦合和/ 或其定向起作用。Pt的目的是加强介质的磁各向异性。目前的数据密度处于150G比特/ 平方英寸的量级；晶体的大小处于8nm的量级，并且倾向于与存储容量的增加一样多地减 小。每比特数据通常包括数百粒子(也即，比特的大小通常对应于200nmX40nm)，并且其平 均磁化的定向定义了二进制值0或1。因此，这些存储层的各向异性是单轴的，并且写入数 据的稳定性取决于数据的幅度、介质的磁化(由于消磁化场效应)以及粒子的大小。为了增加存储密度，在已知方式中，必须降低数据比特的大小。目前，已经达到了 150nmX30nm量级的比特大小，并且尽力缩小纵横比(代表数据比特的磁性域的纵横比)到 4和5之间的比，每比特的粒子数目约为100。然而，为了保持充足的信噪比，比特不能具有少于50个粒子(如若不然，统计的比 特到比特波动变得过大)，并且层必须具有足够大的磁化强度。一个解决方案可以是降低粒子大小，每比特的粒子数目保持大于或等于50，以便 维持读取期间的足够的信噪比。然而，由于半导体部件领域的摩尔定律，降低粒子大小具有公知为超顺磁限制的 物理限制。如果粒子的体积V变得过小而使得KV < 40kBT，其中kB是波尔兹曼常数、T是温 度而K是磁晶各向异性，则数据变得不稳定(注意，稳定性标准是大约10年)。在这种情况 下，数据比特(也就是说，磁性粒子的磁化方向)或者比特之间的跃迁在消磁化场和热波动 的结合作用下无定向，并且存储的值丢失。对于通常的平面磁化介质来说，超顺磁大约出现 在200G比特/平方英寸的量级的密度上。推动进一步的超顺磁限制的第一种解决方案包括选择呈现出较高磁晶各向异性的材料。然而，通过增加材料的磁晶各向异性，材料的矫顽场(coercivefield)也会增加。 继而将变得难以写入数据，因为可以利用写入头产生的场受限于包括头的极性部分在内的 材料的饱和磁化。该增加可能变成禁止的，因为用于在几纳秒中写入数据的环境温度所需 的写入场值可能变得大于公知为写入头所产生的磁场(通常处于1. 7-1. 8T量级)。通过与 具有软材料(例如，NiFe合金)底层的平面相垂直的磁化的介质允许通过进一步集中头的 写入极之下的场线并由此稍微偏移超顺磁限制，来提高写入效率。而且，对于热辅助记录的 正在进行中的研究旨在通过恰在写入时间期间局部加热介质以及在介质返回环境温度时 确保良好的热稳定性，来暂时降低介质的磁各向异性。正在研究中的还有尝试通过射频波 来辅助写入。然而，这些解决方案有时难以在技术上实现。已提出若干年的第二种解决方案包括使用公知为离散介质的其他类型的磁性记 录介质，其包括不同的也即物理上分离的磁区域(即，将敏感层去耦合为纳米级磁点)。在 所有离散介质中，基本数据比特降低为区域(点)的大小。由于区域之间的间隔，比特彼此 去耦合。这使得有可能每个比特具有单个粒子，并且由此粒子比连续介质的情况中大得多， 这又带回了超顺磁限制问题，并且有助于材料的选择。与颗粒状连续介质不同，在此类系统 中，比特之间跃迁的宽度不再与介质的粒度(也就是说，粒子大小)有关，而是与材料的纳 米构造所定义的点之间的物理间隔有关。这种新技术的预期密度在0. 5T比特/平方英寸 之上，也就是说，小于35nm的点周频。目前正在研究用于获得离散介质的不同方法。某些方法是基于磁纳米结构的 集合的自组织现象(参见 Monodisperse FePt nanograinsand ferromagnetic FePt nanocrystal superlattices, S. Sun et al.，Science287 (2000) 1989)。这些方法允许获得 局部尺度(通常为1微米)的良好规则性，但是大尺度处(1厘米量级)的缺陷的密度对于 超高密度的磁性存储所需要的要求来说过大。其他技术以由磁性层的电子的或者聚焦电子 束光刻进行的直接纳米结构形成为基础，但是这些技术成本高、实现慢并且不适于大表面。文章“Magnetic properties of Co/Pt multilayers deposited on silicondots arrays(Phys. Rev. B, 62,12271 (2000) S. Landis et al.)中提出了用于获得离散介质的另 一方法。该方法使用预刻蚀硅点的阵列L 该阵列由纳米印刷或者任何其他光刻方法获得。 纳米印刷技术包括制作包含希望制作的压印的塑模。继而仅将聚合物抗蚀剂层置于光滑衬 底之上，抵靠抗蚀剂来按压塑模使得点的形状转移到抗蚀剂上，继而移除塑模。刻蚀步骤继 而允许抗蚀剂中印刷的图案转移到衬底中。继而化学地或者在等离子的作用下移除抗蚀 剂。继而在这样预刻蚀的硅点顶上沉积磁性材料。在磁性材料的沉积之后，不需要光刻或 者刻蚀步骤。一个特定的优点是纳米结构形成步骤与沉积步骤的去耦合，使得过程更为通 用。第二个较大的优点是使用纳米印刷，这允许在大表面(通常是直径为3. 5英寸的盘)上 快速和廉价地复制结构，该技术可以在工业领域容易地转化。目前的研究兴趣是通过在自 然表面氧化的硅上的点阵上的磁性层的磁控管溅射的沉积。每个层由Si/Si02点的阵列上 的Pt/(Co/Pt)n类型的Pt和Co或者PtCo或者FePt合金(高垂直各向异性的)的子层或 者“多层”交替形成。这些系统在每个点上具有两个与层平面垂直的稳定的磁化状态“向 上”磁化或者“向下”磁化。其他材料也可以用于这些面外磁化的离散介质它们可以是六边形结构的CoPtCrX合金，其c轴朝向面外；或者Lltl结构的有序合金，诸如FePt ；或者甚至 包括Co和Ni的交替层的多层(例如，Co 0. 3nm/Ni 0. 3nm)。离散介质的使用将允许获得 大于兆兆比特/平方英寸(1000G比特/平方英寸，也即，关于对应于25nm点的周频的连续 介质而言为2. 5因数倍)的存储容量。然而，离散介质的存储容量受限于磁性点制造工艺。为了增加存储容量，专利申请FR2859306提出使用离散介质作为多层级支持。传 统的离散存储是二进制存储，其中每个点只能取两个可能的磁性状态(也即，1个点=1比 特)。多层级存储确保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性记录介质（１００），包括布置在衬底（１０２）上的磁性区域的集合，每个磁性区域至少包括叠置的第一磁性层（Ｃ’１）和第二磁性层（Ｃ’２），其由非磁性层（ＮＭ’）彼此隔开，所述介质（１００）的特征在于：－所述非磁性层（ＮＭ’）是确保所述第一磁性层（Ｃ’１）与第二磁性层（Ｃ’２）之间的磁性去耦合的层；－所述第一磁性层（Ｃ’１）呈现出与所述衬底（１０２）的平面基本上平行定向的磁化；－所述第二磁性层（Ｃ’２）呈现出与所述衬底（１０２）的平面基本上垂直定向的磁化；所述第一磁性层（Ｃ’１）和第二磁性层（Ｃ’２）的所述磁化定向允许表示通过每个区域四个值来编码的数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2007-11-26 0759324一种磁性记录介质(100)，包括布置在衬底(102)上的磁性区域的集合，每个磁性区域至少包括叠置的第一磁性层(C’1)和第二磁性层(C’2)，其由非磁性层(NM’)彼此隔开，所述介质(100)的特征在于 所述非磁性层(NM’)是确保所述第一磁性层(C’1)与第二磁性层(C’2)之间的磁性去耦合的层； 所述第一磁性层(C’1)呈现出与所述衬底(102)的平面基本上平行定向的磁化； 所述第二磁性层(C’2)呈现出与所述衬底(102)的平面基本上垂直定向的磁化；所述第一磁性层(C’1)和第二磁性层(C’2)的所述磁化定向允许表示通过每个区域四个值来编码的数据。2.根据权利要求1所述的磁性记录介质(100)，其特征在于，所述第二垂直磁性层 (C’ 2)位于所述第一平行磁性层(C’ 1)之上。3.根据任一前述权利要求所述的磁性记录介质(100)，其特征在于，所述第一磁性层 (C’ 1)是由以下合金之一制成的单层ο CoPt或者CoPd或者CoFeNi合金；ο FePt或者FePd化学有序合金；ο CoCr或者CoPtCr或者CoPtCrX合金，其中X表示Ta或P或B。4.根据权利要求1或2之一所述的磁性记录介质(100)，其特征在于，所述第一磁性层 (C’ 1)由两个逆平行磁化磁性子层形成，所述逆平行磁化磁性子层由诸如Ru等材料制成 的、能够引起所述两个相邻子层之间的反铁磁性耦合的非磁性子层隔开。5.根据前述权利要求所述的磁性记录介质(100)，其特征在于，所述磁性子层的厚度 是不同的。6.根据前述权利要求之一所述的磁性记录介质(100)，其特征在于，所述第二磁性层 (C，2)是磁性多层。7.根据前述权利要求所述的磁性记录介质(100)，其特征在于，所述磁性多层是通式 为(Co/Pt)m的钴/钼多层或者通式为(Co/Pd)n的钴/钯多层或者通式为(Co/Ni)p的钴 /镍多层，m、n和ρ表示与Co/Pt、Co/Pd和Co/Ni双层的各自重复的数目相对应的自然数。8.根据权利要求1到5之一所述的磁性记录介质(100)，其特征在于，所述第二磁性层 (C’ 2)是由以下合金之一制成的单层ο CoPt或者CoPd合金；ο FePt或者FePd化学有序合金；ο CoCr或者CoPtCr或者CoPtCrX合金，其中X表示Ta或P或B ；9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：B迪耶尼，J莫里兹，B罗德马克，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：FR