[发明专利]具有交换耦合的磁层和改进的耦合层的垂直磁记录介质

说明书

技术领域

本发明总地涉及垂直磁记录介质，更具体地，涉及磁记录硬盘驱动器中使用的具有垂直磁记录层的盘。

背景技术

垂直磁记录是通向磁记录硬盘驱动器中的超高记录密度的希望之路，垂直磁记录中记录位以大致垂直的或自平面向外的取向(即不平行于盘基表面和记录层表面)存储在大致平坦的记录层中。普通类型的垂直磁记录系统是使用“双层”介质的系统。这种类型的系统示于图1，其具有单写极型记录头。该双层介质包括位于形成在盘基上的“软”或较低矫顽力导磁衬层(SUL)上的垂直磁数据记录层(RL)。

用于该RL的一种材料为颗粒(granular)铁磁钴合金，例如CoPtCr合金，其具有c轴大致垂直于RL取向的六角密堆积(hcp)晶体结构。颗粒钴合金RL也应当具有良好隔离的细晶粒结构，以制备高矫顽力介质且减小颗粒间交换耦合，该颗粒间交换耦合是造成高本征介质噪声的原因。钴合金RL中晶粒偏析(grain segregation)的提高可以通过氧化物的添加来实现，这样的氧化物包括Si、Ta、Ti、Nb、Cr、V和B的氧化物。这些氧化物倾向于沉淀至晶粒边界，并且与钴合金的元素一起形成非磁性的颗粒间材料。

SUL用作自记录头的写极至返回极的磁场的磁通返回路径。图1中，RL被显示为具有垂直记录的或磁化的区域，相邻区域具有相反的磁化方向，如箭头所示。相邻的相反指向的磁化区域之间的磁转变作为记录位是读元件或头可以探测的。

图2是现有技术垂直磁记录盘的横截面的示意图，示出作用于记录层RL的写入场H。该盘也包括硬盘基，所述盘基为后续沉积的层提供基本上平坦的表面。形成在盘基表面上的基本上平坦的层还包括用于SUL生长的籽或开始层(OL)、用于中断SUL导磁膜和RL间的磁交换耦合并促进RL的外延生长的交换中断层(EBL)、以及保护性外涂层(OC)。如图2所示，RL位于“表观(apparent)”记录头(ARH)的间隙内，与纵向或平面内记录相比，这允许明显更大的写入场。该ARH包括盘上方的作为真实写头(RWH)的写极(图1)和在RL之下的次写极(secondary write pole)(SWP)。SWP由SUL促成，SUL通过EBL从RL退耦并在写过程中形成RWH的磁镜像。这有效地将RL置于ARH的间隙内，并允许RL内的大写入场H。然而，此几何结构也导致RL内的写入场H几乎垂直于盘基表面和RL表面取向，即沿RL晶粒的垂直易磁化轴(easy axis)取向，如具有易磁化轴2的普通晶粒1所示。写入场H和RL易磁化轴的几乎平行的排列的缺点在于，因为最小的转矩被施加在晶粒磁化上，所以需要较高的写入场以反转磁化。而且，写入场/易磁化轴平行排列增加了RL晶粒的磁化反转时间，如M.Benakli等人在IEEETrans.MAG 37，1564(2001)中所述。

因为这些原因，理论上已经提出了“倾斜”介质，如K.Z.Gao等人在IEEE Trans.MAG 39，704(2003)中所述，其中RL的易磁化轴相对于表面法线倾斜约45度角，从而磁化反转可以以较低的写入场实现，且反转时间不增加。虽然还没有制造具有倾斜易磁化轴的高质量记录介质的已知制造工艺，但是已经有了用与传统介质制造技术兼容的介质结构实现仿效倾斜介质的磁行为的提议。一种技术中，垂直记录介质是各向异性场(H_k)很大程度地不同的两个铁磁交换耦合的磁层的复合介质。(具有单轴磁各向异性K_u的铁磁层的各向异性场H_k是需要沿易磁化轴施加以改变磁化方向的磁场。)这种复合介质的磁模拟表明，在有均匀写入场H的情况下，低H_k层的磁化将首先旋转，并辅助高H_k层的磁化的反转。此行为-有时被称为“交换弹簧(exchange-spring)”行为-和各种类型的复合介质由R.H.Victora等人在“Composite Media for Perpendicular Magnetic Recording”，IEEE Trans MAG41(2)，537-542，Feb 2005中和J.P.Wang等人在“Composite media(dynamictilted media)for magnetic recording”，Appl.Phys.Lett.86(14)Art.No.142504，Apr 42005中描述。