[发明专利]具有用于改进热稳定性的铁磁覆盖材料的磁性媒体

说明书

本发明一般涉及用于磁记录媒体尤其是磁记录盘的磁性分层结构。

传统的磁记录盘具有通常由诸如钴(Co)合金的铁磁合金组成的磁记录层，其被溅射沉积为具有晶体磁性材料的晶粒的连续的薄膜。众所周知，为在磁记录盘中获得高密度记录，必须降低磁记录层的晶粒尺寸、提高其矫顽力(H_c)，并且降低其剩磁-厚度积(M_rt)。因此，大部分试图提高磁性媒体的记录密度的努力都集中在这三个参数上，即通过改变磁性层中的磁性材料的成分和微结构或降低磁性层的厚度来实现低的M_rt。不幸的是，具有小晶粒的很薄的磁记录层变得热不稳定，其中小晶粒的磁矩可自发地改换它们的磁化方向，导致记录数据的丢失。这一点尤其是在盘驱动器的升高的操作温度下是应考虑的。晶粒尺寸足够小的热不稳定的晶粒通常称为超顺磁晶粒。

这些超顺磁晶粒对进一步提高磁记录密度而言是一个严重的阻碍。传统媒体的这种限制从下面的事实看是显然的：例如，晶粒体积仅减小一半，会导致热稳定性从几年的数量级变化到小于1分钟。

传统媒体可表现出强度损失、噪音增加、数据错误率提高、分辨率损失等，简言之，甚至是在超顺磁极限处设置的大幅度的快速热退磁之前，由于热驱动退磁过程而产生磁性记录性能的普遍丧失。这种缓慢而稳定的磁化衰退经由若干实验测量而表现出来，包括磁“粘滞性”(磁性衰退速率)测量。传统的磁记录媒体可表现出明显的磁性衰退速率，其严重限制了可达到的磁记录密度。

稳定热激活的磁化过程的传统机制是通过提高媒体的磁晶各向异性和矫顽力。但是这种途径受到磁写入头仅产生最大场强的限制，该最大场强由写入头的磁极件的材料磁矩密度限定。为提高磁记录密度，高性能媒体的可写入性能是关键的。

J.Chen等在IEEE Trans.Mag.第34卷第4期1624-1626页中描述了在媒体中使用“保持层”来热稳定磁记录层。铬(Cr)隔断层被层叠在保持层与磁性层之间。例如，在沉积较厚(50到150nm)的保持层之前，把约25埃厚的Cr隔断层沉积在磁性层上。Cr隔断层被用来控制保持层的生长并防止磁性层内的晶粒之间的交换耦合。直接在磁记录层上沉积这种厚的软磁性保持层将引起磁性层中强烈的磁性晶粒间耦合，并阻碍它应用于高密度记录中。保持层/隔断层结构的作用是降低相邻磁性转变的退磁场。已知保持层是记录噪音的一大来源。而且，报导的保持层结构是50到150nm厚。优选地是，使构成媒体的层和一些覆盖层和保护盖层的总厚度很薄来优化记录性能。

需要的是一种具有薄磁性层的磁记录媒体，该磁性层具有高的矫顽力、大的矫顽力方形度(S*)、低的剩磁-厚度积(M_rt)，并且它是热稳定的、可写入的能够支持很高的记录密度的磁性层。优选地，这种媒体可用传统膜沉积方法制造。

因此，本发明的一个主要目的是提供一种热稳定性提高的磁记录媒体。由于本发明的这种磁性媒体表现出改进的热稳定性，可使用包含更小的晶粒尺寸的更薄的磁记录层，结果导致更高的磁性数据记录密度。

本发明的第二个目的是通过提供沉积在这些磁性层上的铁磁覆盖层或盖顶层来改进很薄的磁性层的记录特性。铁磁覆盖层增加磁性层中的热不稳定小晶粒的有效体积，从而提高热稳定性。

本发明的第三个目的是提供可写入性提高的磁性记录媒体。

最后，本发明的一个目的是提供具有尖锐的磁性转变、高S*和低M_rt的磁性媒体。

本发明的目的和优点可通过提供具有磁性记录层的磁性媒体来获得，该磁性记录层包括铁磁“主”层和沉积在主层上的薄的铁磁材料的覆盖层或盖顶层。铁磁主层是具有弱耦合或不耦合的晶粒的颗粒层，其中晶粒能够在写入磁头产生的局部磁场存在时独立地改变磁化方向。铁磁覆盖层提高了主层中的铁磁材料的热稳定性和可写入性，并且基本上比主层薄，与主层发生交换耦合。铁磁“覆盖层”意思指的是铁磁材料，其或者是铁磁材料的连续层，或者是以岛状或粒状铁磁材料形式分布的不连续层，后者是包含由第二非铁磁材料分开的岛状或粒状的第一铁磁材料的多相层。因为铁磁覆盖层可以是材料的不连续膜或材料的分布，可方便地把用与形成表现出连续的覆盖度的膜的沉积装置的粒子流量相同的流量得到的厚度称为“有效厚度”。另外，由于多相材料也被视为铁磁覆盖层，可方便地把描述覆盖层中的材料的平均浓度的材料浓度称为材料的有效浓度。当把铁磁覆盖层或铁磁主层称为连续层时，其意在区分连续层与不连续层或者材料分布，并非意在暗示该层是单一相层。