[发明专利]用于磁记录介质的含锰层

说明书

这里的工作是在能源部合同No.DE-FG02-90ER45423的部分支持下进行的。美国政府对本发明拥有某些权利。

本发明一般涉及磁记录介质和包含该介质的装置，并且尤其涉及在磁记录介质的形成中与钴或钴合金基磁性层一起使用的含锰(Mn)层。

曾经有一种对高存储容量、低噪音和低成本的磁记录介质日益增长的需求。为满足这种需求，已经开发了具有提高的记录密度和从本质上来提高存储容量的更精细的晶粒结构的同时降低记录介质的相关的噪音的记录介质。但是，在过去二十年的记录密度的快速增长，加上个人计算机的迅猛增加仪使得对更高存储容量的具有低噪音和成本的记录介质的需求更加迫切。

磁盘和磁盘驱动器通常提供对大量存储信息的快速访问。可使用柔性盘(软盘)和硬性盘(硬盘)。数据以磁位的形式存储在盘上分段的圆形磁道中。磁盘驱动器典型地使用一个或多个在中心轴旋转的盘片。磁头或滑动器在盘表面定位以访问或增加存储信息。用于磁盘驱动器的磁头被安装在移动臂上，其非常靠近磁盘的方式在各个磁道和分段上承载着磁头以。

典型的薄膜磁盘的结构是多层的并包括在基底上被底层覆盖的衬底，磁性层和可选择地包括的在顶部的盖层。盖层可涂覆保护膜和有机润滑剂。

磁性层是主要部分，其上记录磁位。由钴或钴基合金构成的具有沉积在非磁性衬底上的铬或铬合金的底层的记录介质已经成为一种工业标准。

磁性能，如矫顽力(Hc)、剩磁化(Mr)和矫顽力方形度(s*)是对Co合金薄膜记录性能最关键的。对于固定成分而言磁性能基本上取决于膜的微观结构。对于纵向磁记录介质薄膜而言，所需的Co和Co合金的晶体结构或织构是单轴晶体各向异性的并且易磁化轴主要在膜的平面内(即平面内的)沿c轴方向的六方密堆(HCP)结构。通常，平面内c轴晶体学织构越好，用来纵向记录的Co合金薄膜的矫顽力越高。获得高的剩磁就要求高的矫顽力。同样，对于垂直磁记录介质，所需的Co合金的晶体结构是单轴晶体各向异性的并且晶轴c轴是垂直于膜平面的HCP结构。对于非常小的晶粒尺寸，矫顽力随晶粒尺寸的增加而增加。但是大的晶粒尺寸导致大的噪音。这里需要获得高矫顽力而不提高与大晶粒相关的噪音。为实现低噪音磁介质，Co合金薄膜应具有均匀的带晶界的小晶粒，晶界可磁性隔离相邻的晶粒。这种微观结构和晶体织构通常通过在衬底表面刻槽、通过改变Co合金的成分或通过正确利用底层由人工沉积过程来获得。

由于各种原因相对于纯Co的Co基合金通常用在纵向和垂直记录磁介质中。例如，诸如Cr的非磁性元件通常被整块掺入到磁膜中以降低磁化。在垂直介质中这尤其重要，这里与合金的磁矩相关的退磁能必须小于磁晶各向异性能以使磁化被取向垂直于介质膜面。同样的技术在纵向磁介质中使用以降低磁通传递退磁能，导致更短的磁通传递长度并且因此得到高记录密度。但是，更重要的是，非磁性元件被引入Co合金以限制Co晶粒之间的磁性交换耦合。人们相信如Cr，Ta，P，B或Si元素在膜生长期间从磁性晶粒主体中向晶粒边界的择优扩散有助于通过减少晶粒之间的磁交换耦合来隔开各个晶粒。这然后将导致明显降低的介质噪声。例如，Deng等发现少量Ta添加到CoCr合金中导致提高的向晶界的Cr扩散。参见IEEE Transactions onMagnetics V.29，No.5,1993.9，pp3676-3678，YoupingDeng，DavidN.Lambeth和David e.Laughlin的“偏压溅射CoCrTa/Cr膜的结构特性”一文。

底层会强烈影响晶体学取向、晶粒尺寸和这里讨论的Co合金晶界上的化学偏析。在文献中报道的底层包括Cr，和带有添加合金元素X(X＝C，Mg，Al，Si，Ti，V，Co，Ni，Cu，Zr，Nb，Mo，La，Ce，Nd，Gd，Tb，Dy，Er，Ta和W)的Cr合金，Ti，W，Mo，NiP和B2有序排列晶格结构如NiAl和FeAl。尽管这里表现为大量可利用的底层材料，实际上，仅非常少的几个能满足工业的需要。在这些中，最常用的并且也是最成功的底层是纯Cr。