帶有具有高磁飽和以及各向異性場特征的薄穩(wěn)定層的記錄介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】具有增強(qiáng)的磁穩(wěn)定性的垂直記錄介質(zhì)(102、200、300)。根據(jù)一些實(shí)施例，多層記錄結(jié)構(gòu)(204,304,306,308)形成在底部襯底(202,302)上并適于在基本垂直于所述層的疇內(nèi)磁性地存儲磁位序列。薄的磁穩(wěn)定層(206,310)被形成在多層記錄襯底上以使記錄結(jié)構(gòu)的上部磁穩(wěn)定。
【專利說明】帶有具有高磁飽和以及各向異性場特征的薄穩(wěn)定層的記錄介質(zhì)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0001]本公開的各實(shí)施例總地針對一種具有增強(qiáng)的磁穩(wěn)定性的垂直記錄介質(zhì)。根據(jù)一些實(shí)施例，多層記錄結(jié)構(gòu)形成在底部襯底上并適于在基本垂直于所述層的疇內(nèi)磁性地存儲磁位序列。薄的磁穩(wěn)定層被形成在多層記錄襯底上以使記錄結(jié)構(gòu)的上部磁穩(wěn)定。
[0002]各實(shí)施例的這些和其它的特征和優(yōu)勢可通過參照下面的詳細(xì)說明章節(jié)和附圖得以理解。
[0003]附圖簡述
[0004]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的示意圖。
[0005]圖2示出根據(jù)一些實(shí)施例的圖1的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。
[0006]圖3示出根據(jù)其它實(shí)施例的圖1的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。
[0007]圖4是在頂層具有相應(yīng)的聞和低砸⑶含量的介質(zhì)的聞?lì)l振幅(HFA)響應(yīng)的圖形描述。
[0008]圖5是對于圖4的介質(zhì)配置的誤碼率(BER)和歸一化誤碼率(BERn)的圖形描述。
[0009]圖6提供具有帶相對低硼(B)含量以及相對低硼(B)和相對較高鉬(Pt)含量的薄頂層的相應(yīng)介質(zhì)的磁矯頑力(He)的圖形描述。
[0010]圖7是圖6的各介質(zhì)的磁共振成像(Mrt)響應(yīng)的圖形描述。
[0011]圖8是退磁磁場的示意圖。
[0012]圖9展示對于具有相對低硼(B)含量的介質(zhì)的側(cè)道擦除(STE)性能的圖形描述。
[0013]圖10給出具有相對低硼(B)和相對高鉬(Pt)含量的介質(zhì)的STE性能的相應(yīng)圖形描述。

【具體實(shí)施方式】
[0014]在垂直記錄系統(tǒng)中，磁序列被寫至具有磁疇的介質(zhì)的記錄結(jié)構(gòu)，所述磁疇沿基本與介質(zhì)移動(dòng)的方向垂直的方向(例如沿與一個(gè)或多個(gè)“水平”記錄層垂直的“垂直”方向)。
[0015]高密度垂直記錄介質(zhì)需要對若干磁性質(zhì)的仔細(xì)控制和平衡，例如足夠低以維持小簇尺寸的橫向交換耦合；各向異性磁場強(qiáng)度(Hk)和交換的顆粒-顆粒均勻性以具有窄的切換場分布(SFD);足夠高的磁各向異性以允許熱穩(wěn)定性并確保與高梯度記錄頭的兼容性；足夠低的切換場強(qiáng)以實(shí)現(xiàn)通過寫頭的可寫性。
[0016]一些垂直記錄記錄介質(zhì)采用具有高Hk和低交換的基于氧化物的顆粒底磁層，以及在其上的連續(xù)磁層以調(diào)諧交換耦合、降低SFD并改善可寫性。為了保持低噪聲和均勻交換，可將諸如硼(B)的相對高含量隔離物施加在頂磁層中。盡管通常是行得通的，然而較高含量的隔離物可能引入諸如堆垛層錯(cuò)之類的缺陷，這類缺陷進(jìn)而可能降低Hk和Ms，并可能劣化Hk均勻性和SFD。
[0017]隨著記錄密度繼續(xù)增加，期望提供較小的顆粒結(jié)構(gòu)以將位中的磁粒的數(shù)量維持在相似的值。較小的顆粒結(jié)構(gòu)往往對諸如顆粒內(nèi)的各向異性變化的不均勻性更敏感，并也需要更高的各向異性以維持熱穩(wěn)定性，由此使可寫性變糟。由此，業(yè)內(nèi)需要一種介質(zhì)，其具有改善的位誤碼率(BER)、可寫性和熱穩(wěn)定性。
[0018]因此，本文披露的各實(shí)施例一般針對一種數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)，其具有連續(xù)的頂磁層，該頂磁層具有高磁飽和(Ms)和各向異性場(Hk)特征以使相鄰記錄層變得穩(wěn)定。頂磁層可以是硬磁材料的相對薄層。層可用于提高介質(zhì)的BER和熱穩(wěn)定性能。
[0019]根據(jù)本公開格式化的一些類型的記錄介質(zhì)特別適用于熱輔助的磁記錄(HAMR)記錄介質(zhì)，盡管這僅僅是示例性的并且不構(gòu)成限制。在其它應(yīng)用中，本文中體現(xiàn)的記錄介質(zhì)可適于非HAMR記錄系統(tǒng),例如ECC+CGC垂直記錄介質(zhì)?？墒褂脝伪P設(shè)計(jì)或多盤設(shè)計(jì)。
[0020]可從觀察圖1開始來理解各實(shí)施例的這些和其它特征，圖1示出一示例性數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)100的一些方面。系統(tǒng)100包括可旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)102和相鄰數(shù)據(jù)換能器104。數(shù)據(jù)換能器104的特征在于采用熱輔助的磁記錄(HAMR)，盡管這僅是示例性的并且不構(gòu)成限制。
[0021]一般來說，介質(zhì)102和換能器104可被納入到硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)或其它數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中，其中多個(gè)軸向排列的記錄介質(zhì)(盤)和HAMR數(shù)據(jù)換能器被用來讀出和寫入來自主機(jī)設(shè)備的用戶數(shù)據(jù)。
[0022]在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)沿?cái)?shù)個(gè)同心磁道(未示出)被存儲在介質(zhì)102上，這些同心磁道是沿介質(zhì)的表面106界定的。數(shù)據(jù)可以沿磁道以固定尺寸的可尋址用戶數(shù)據(jù)扇區(qū)的形式被存儲。流體動(dòng)力特征(例如空氣軸承表面108)可被設(shè)置在換能器104的朝向表面上，以允許換能器通過在介質(zhì)102旋轉(zhuǎn)過程中建立的大氣流流體地支承在靠近介質(zhì)表面106的位置。
[0023]數(shù)據(jù)換能器104被圖示為包括相應(yīng)的讀出(R)、寫入(W)和光源(L)元件110、112和114。讀出元件110可采用磁阻(MR)傳感器的形式。寫入元件112可包括寫線圈以及一個(gè)或多個(gè)滲磁鐵心。光源114可采用激光二極管或其它輻射光束源的形式。
[0024]在讀操作中，讀出元件110工作以沿選定磁道的一部分感測被寫至介質(zhì)102的磁化序列。在寫操作期間，光源元件114將高功率輻射“光電”投射到旋轉(zhuǎn)介質(zhì)102上以局部地升高介質(zhì)的溫度，并且寫入元件112將磁通引導(dǎo)入介質(zhì)的加熱部分以寫入期望的磁化序列。換能器104由致動(dòng)臂116支承，該致動(dòng)臂116響應(yīng)于伺服控制系統(tǒng)(未示出)根據(jù)需要徑向地將相應(yīng)的元件110、112和114定位在盤表面106附近。
[0025]可以理解，圖1示出的系統(tǒng)可容易地調(diào)整用于非HAMR應(yīng)用，在這種情形下激光元件114被省去。已發(fā)現(xiàn)，例如，本文披露的介質(zhì)的構(gòu)思適用于很寬范圍的非HAMR介質(zhì)，例如ECC+CGC垂直記錄介質(zhì)。圖2是可用于例如前面圖1中描述的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的示例性記錄介質(zhì)200的各層的示意圖?？扇菀椎夭捎闷渌橘|(zhì)配置。可以理解，圖2本質(zhì)上是功能性的并且不按比例繪出，由此圖2所示的每個(gè)相應(yīng)層可具有其本身的相應(yīng)厚度。
[0026]底部襯底202提供對介質(zhì)200的機(jī)械支持。記錄結(jié)構(gòu)204形成在底部襯底202上。記錄結(jié)構(gòu)204工作以存儲來自換能器的數(shù)據(jù)，例如圖1中的換能器104。記錄結(jié)構(gòu)204可包括數(shù)個(gè)層，包括濺射在襯底上的軟磁襯層(SUL)、被配置成沿垂直方向建立易磁化軸的一個(gè)或多個(gè)間層(IL)以及一個(gè)或多個(gè)記錄層(RL)。間層具有高的表面粗糙度以導(dǎo)致后繼沉積的記錄層的顆粒間距。多個(gè)記錄層可被提供有下層和上層，所述下層具有相對較高的磁化、各向異性和交換耦合水平，所述上層具有較軟的磁化和各向異性。記錄層將具有足以得到意圖的位密度的顆粒間距?？筛鶕?jù)需要使用任何適當(dāng)?shù)挠涗浗Y(jié)構(gòu)配置。
[0027]薄的、硬的連續(xù)磁化層206被形成在記錄結(jié)構(gòu)204上。該層206——有時(shí)在本文中被稱為穩(wěn)定層——在一些實(shí)施例中可顯著地比記錄結(jié)構(gòu)204的總厚度明顯更薄，例如該厚度的1/10或更薄。在一些實(shí)施例中，層206可以在小于15埃(A)的數(shù)量級上，并可具有大于約600ey /cm2的磁飽和(Ms)值以及大于約15000奧斯特(Oe)的各向異性場強(qiáng)(Hk)。層206 —般工作以通過提供與記錄層的頂部的高水平交換耦合來穩(wěn)定記錄層的頂部。根據(jù)要求，碳覆蓋層(COC) 208可被形成在頂磁層206上以實(shí)現(xiàn)磨損和腐蝕保護(hù)，并且薄的潤滑劑層210可被施加至COC層。
[0028]圖3示出根據(jù)其它實(shí)施例的記錄介質(zhì)300的橫截面。這些層總體上是代表性的并且不一定按比例繪出。層包括襯底302、SUL304、IL306、RL308、穩(wěn)定層310、C0C312和潤滑劑層314。穩(wěn)定層(例如層208、310)可表現(xiàn)為任何適當(dāng)形式。在一些實(shí)施例中，穩(wěn)定層提供有低硼⑶含量和相對高的鉬(Pt)含量。這些配置已被發(fā)現(xiàn)顯著地增加Ms和Hk水平。
[0029]關(guān)于圖2和圖3中所示的示例性結(jié)構(gòu)，襯底可以是適用于磁性記錄介質(zhì)的任何襯底，包括Al和玻璃。軟磁襯層(SUL)可被濺射到襯底上。間層(IL)建立結(jié)晶取向基底以導(dǎo)致磁層內(nèi)的hep (0002)的生長，其中易磁化軸垂直于薄膜平面。間層也具有高的表面粗糙度以導(dǎo)致后繼沉積的磁層的顆粒間距。如前面提到的，為了獲得最佳的記錄性能，磁記錄層可包括三個(gè)或更多個(gè)層(顆粒底磁層、顆粒中間層和頂部連續(xù)磁層)。覆蓋層是碳層。
[0030]信噪比(SNR)可以是用于先進(jìn)的垂直記錄介質(zhì)的重要參數(shù)。它一般期望在非常薄的膜中具有高信號?？赏ㄟ^增加磁層頂部處的材料的飽和磁化(Ms)并相應(yīng)地增加提供信號的邊緣磁場來取得較高的信號?，F(xiàn)有技術(shù)磁記錄系統(tǒng)一般采用包括頂磁層合金的介質(zhì)，所述頂磁層合金包括Co和Cr，而其它元件經(jīng)常包括Pt和B以隔離磁層中的磁粒、降低噪聲、提供某一各向異性場(Hk)和各向異性能量(Ku)。
[0031]遺憾的是，Cr和B中的一些保持在磁粒中，將Ms降低至低于500emu/cc，并相應(yīng)地減小磁層的信號輸出。通過與保護(hù)性覆蓋層相互作用，可進(jìn)一步降低Ms。為了補(bǔ)償，需要較厚的磁層以提供充分的信號。將Cr和B添加至磁層也總地減小磁各向異性Ku，為了熱穩(wěn)定性需要較厚的膜。由于Co合金層生長方向沿垂直介質(zhì)中的{0002}方向，因此具有B添加的介質(zhì)相比縱向介質(zhì)包含更多的缺陷和堆垛層錯(cuò)，這使得生長高M(jìn)s和高Hk頂磁層變得非常有難度。
[0032]本公開的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，減少連續(xù)頂磁層內(nèi)的B含量能夠顯著增加具有相同頂磁層厚度的記錄介質(zhì)的高頻振幅(HFA)。圖4給出具有相對低的B含量和相對高的B含量的不同示例性介質(zhì)的標(biāo)繪圖。
[0033]如圖4展示的那樣，HFA隨著低B含量頂磁化厚度而增加，相反高含量的那個(gè)降低。相信這關(guān)聯(lián)于這兩個(gè)頂磁層的Ms的差異。由于這兩個(gè)頂磁層內(nèi)的Cr和Pt組合物是相同的，因此較低的B含量頂磁層具有較高M(jìn)s。隨著頂磁層厚度增加，介質(zhì)的磁矩中心更靠近頭部地移動(dòng)，這減小了頭介質(zhì)間距(HMS)。隨著低B含量頂磁化厚度而增加的HFA主要起因于HMS降低和低B含量頂磁層的較高磁化。HMS的減小大體上將增加頭場梯度并提高介質(zhì)信噪比(SNR)和BER。
[0034]關(guān)聯(lián)于垂直記錄介質(zhì)的另一重要參數(shù)是SFD。
[0035]已發(fā)現(xiàn)硼是降低記錄噪聲的良好間隔元素，但它往往導(dǎo)致例如堆垛層錯(cuò)的缺陷，這可能增加固有各向異性場(Hk)分布并由此得到更高的SFD。由于低B頂磁層更為交換耦合并包含更少的缺陷(例如堆垛層錯(cuò))，因此具有低B含量頂磁化層的介質(zhì)的SFD與具有較高B含量頂磁層相比具有低0.5% -1 %左右的SFD。
[0036]圖5中繪出具有高和低B含量的兩個(gè)不同頂磁層的BER和歸一化BER(BERn)響應(yīng)。具有較低B頂磁層的介質(zhì)的BER被示為改善0.4至0.6dec左右。具有較低B頂磁層的介質(zhì)的寫加擦寬度(WPE)略寬，由此對具有較低B頂磁層的介質(zhì)的歸一化BERn改善0.2dec。
[0037]圖6和圖7分別不出在頂磁層內(nèi)具有較低B但具有不同Pt含量的介質(zhì)的Hc(磁矯頑力)和Mrt (磁共振成像)響應(yīng)。兩種介質(zhì)具有相似的Mrt響應(yīng)，這指示這兩個(gè)頂磁層的高M(jìn)s性質(zhì)。具有較低B和較高Pt的He在40-60A的厚度下高出約300-400奧斯特。具有較高Pt頂磁層的介質(zhì)的Hn對于相同的厚度范圍高出約200-300奧斯特。
[0038]較高的He和Hn關(guān)聯(lián)于較低B和較高Pt頂磁層的較高Hk。具有較低B含量的頂磁合金顯著地增加了 Ms ;大約3%的B含量減少可導(dǎo)致Ms增加大約15%以及Hk降低大約1%。
[0039]圖8是退磁磁場Hdemag的示意圖。寫入位的穩(wěn)定性基于Nd = Hk/4 π Ms的比。具有低出3% B的頂磁層的介質(zhì)具有低出約17%的Hk/4 Ms比，由此側(cè)道擦除(STE)性能將大為劣化。由此得出，為了提高STE性能，需要較高的Hk和高的MS頂磁層。
[0040]圖9和圖10示出在頂磁層內(nèi)具有較低B但具有不同Pt含量的介質(zhì)的He和Mrt響應(yīng)。圖8示出對僅具有較低B的介質(zhì)的響應(yīng)，而圖9給出對于既較低B又較高Pt兩者的響應(yīng)。兩種介質(zhì)具有相似的Mrt響應(yīng)，這指示這兩個(gè)頂磁層的高M(jìn)s性質(zhì)。具有較低B和較高Pt的介質(zhì)的He對于該頂磁層(例如310)在40-60A的厚度范圍內(nèi)高出約300-400奧斯特，該頂磁層比底下的記錄層(例如308)薄至少100倍。具有較高Pt頂磁層的介質(zhì)的成核場(Hn)對于相同厚度范圍高出約200-300奧斯特。較高的He和Hn是關(guān)聯(lián)的較低B和較高Pt頂磁層的較高Hk。下面的表1給出對于這些相應(yīng)的介質(zhì)配置的參數(shù)性能測量。
[0041]

【權(quán)利要求】
1.一種垂直數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)，包括: 多層記錄結(jié)構(gòu)，其形成在底部襯底上并適于在基本垂直于所述層的疇內(nèi)磁性地存儲磁位序列；以及 薄的磁穩(wěn)定層，被形成在多層記錄襯底上以使記錄結(jié)構(gòu)的上部磁穩(wěn)定。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，所述磁穩(wěn)定層包括連續(xù)的、硬磁材料的薄層，所述薄層具有從約40至60埃的厚度。
3.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，所述磁穩(wěn)定層包括小于約6%的非零硼(B)含量。
4.如權(quán)利要求3所述的介質(zhì)，其特征在于，所述磁化穩(wěn)定層還包括約20-25%的鉬(Pt)含量。
5.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，所述磁穩(wěn)定層提供大于約600600eμ /cm2的磁飽和水平以及大于約15000奧斯特(Oe)的各向異性場強(qiáng)(Hk)。
6.如權(quán)利要 求1所述的介質(zhì)，其特征在于，所述記錄結(jié)構(gòu)是ECC+CGC記錄結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，所述記錄結(jié)構(gòu)包括軟襯層、至少一個(gè)中間層以及至少一個(gè)磁記錄層，其中所述磁穩(wěn)定層形成在所述至少一個(gè)磁記錄層的最上面一個(gè)之上。
8.如權(quán)利要求7所述的介質(zhì)，其特征在于，所述磁穩(wěn)定層具有小于所述至少一個(gè)磁記錄層中的最上面一個(gè)的厚度的I%的厚度。
9.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，還包括形成在所述磁穩(wěn)定層上的碳覆蓋層。
10.一種垂直數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)，包括: 多層記錄結(jié)構(gòu)，其適于在基本垂直于所述層的疇內(nèi)磁性地存儲磁位序列；以及 薄的硬磁層，其在所述多層記錄襯底上以使記錄結(jié)構(gòu)的上部磁穩(wěn)定。
11.如權(quán)利要求10所述的介質(zhì)，其特征在于，所述薄的硬磁層具有小于所述記錄結(jié)構(gòu)的最上面記錄層的I%的厚度。
12.如權(quán)利要求10所述的介質(zhì)，其特征在于，所述薄的硬磁層包括小于約6%的非零硼(B)含量。
13.如權(quán)利要求12所述的介質(zhì)，其特征在于，所述薄的硬磁層還包括約20-25%的鉬(Pt)含量。
14.如權(quán)利要求10所述的介質(zhì)，其特征在于，所述薄的硬磁層為所述介質(zhì)提供大于約600600e μ /cm2的磁飽和水平以及大于約15000奧斯特(Oe)的各向異性場強(qiáng)(Hk)。
15.如權(quán)利要求10所述的介質(zhì)，其特征在于，所述記錄結(jié)構(gòu)是ECC+CGC記錄結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求10所述的介質(zhì)，其特征在于，所述記錄結(jié)構(gòu)包括軟襯層、至少一個(gè)中間層以及至少一個(gè)磁記錄層，其中所述薄的硬磁層形成在所述至少一個(gè)磁記錄層中的最上面一層之上。
17.如權(quán)利要求10所述的介質(zhì)，其特征在于，還包括形成在所述薄的硬磁層上的碳覆蓋層。
18.—種垂直數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)，包括: 多層記錄結(jié)構(gòu)，其適于在基本垂直于所述層的疇內(nèi)磁性地存儲磁位序列；以及 使所述記錄結(jié)構(gòu)的上部磁穩(wěn)定的裝置。
19.如權(quán)利要求18所述的介質(zhì)，其特征在于，所述使記錄結(jié)構(gòu)的上部磁穩(wěn)定的裝置包括在所述多層記錄襯底上的薄的硬磁層，所述薄的硬磁層具有小于所述記錄結(jié)構(gòu)的最上面記錄層的I %的厚度。
20.如權(quán)利要求19所述的介質(zhì)，其特征在于，所述薄的硬磁層包括小于約6%的非零硼(B)含量和約20-25%的鉬(Pt)含量，并且所述薄的硬磁層為所述介質(zhì)提供大于約600600e μ /cm2 的磁飽和水平和大于約15000奧斯特(Oe)的各向異性場強(qiáng)(Hk)。
【文檔編號】G11B5/66GK104054128SQ201280067388
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】B·卞, W·沈, P·李, M·魯, C·C·劉, T·諾蘭 申請人:希捷科技有限公司