專利名稱：用于磁記錄介質(zhì)的含錳層的制作方法
這里的工作是在能源部合同No.DE-FG02-90ER45423的部分支持下進(jìn)行的。美國(guó)政府對(duì)本發(fā)明擁有某些權(quán)利。
本發(fā)明一般涉及磁記錄介質(zhì)和包含該介質(zhì)的裝置，并且尤其涉及在磁記錄介質(zhì)的形成中與鈷或鈷合金基磁性層一起使用的含錳(Mn)層。
曾經(jīng)有一種對(duì)高存儲(chǔ)容量、低噪音和低成本的磁記錄介質(zhì)日益增長(zhǎng)的需求。為滿足這種需求，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了具有提高的記錄密度和從本質(zhì)上來(lái)提高存儲(chǔ)容量的更精細(xì)的晶粒結(jié)構(gòu)的同時(shí)降低記錄介質(zhì)的相關(guān)的噪音的記錄介質(zhì)。但是，在過(guò)去二十年的記錄密度的快速增長(zhǎng)，加上個(gè)人計(jì)算機(jī)的迅猛增加儀使得對(duì)更高存儲(chǔ)容量的具有低噪音和成本的記錄介質(zhì)的需求更加迫切。
磁盤(pán)和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器通常提供對(duì)大量存儲(chǔ)信息的快速訪問(wèn)?？墒褂萌嵝员P(pán)(軟盤(pán))和硬性盤(pán)(硬盤(pán))。數(shù)據(jù)以磁位的形式存儲(chǔ)在盤(pán)上分段的圓形磁道中。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器典型地使用一個(gè)或多個(gè)在中心軸旋轉(zhuǎn)的盤(pán)片。磁頭或滑動(dòng)器在盤(pán)表面定位以訪問(wèn)或增加存儲(chǔ)信息。用于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁頭被安裝在移動(dòng)臂上，其非?？拷疟P(pán)的方式在各個(gè)磁道和分段上承載著磁頭以。
典型的薄膜磁盤(pán)的結(jié)構(gòu)是多層的并包括在基底上被底層覆蓋的襯底，磁性層和可選擇地包括的在頂部的蓋層。蓋層可涂覆保護(hù)膜和有機(jī)潤(rùn)滑劑。
磁性層是主要部分，其上記錄磁位。由鈷或鈷基合金構(gòu)成的具有沉積在非磁性襯底上的鉻或鉻合金的底層的記錄介質(zhì)已經(jīng)成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
磁性能，如矯頑力(Hc)、剩磁化(Mr)和矯頑力方形度(s*)是對(duì)Co合金薄膜記錄性能最關(guān)鍵的。對(duì)于固定成分而言磁性能基本上取決于膜的微觀結(jié)構(gòu)。對(duì)于縱向磁記錄介質(zhì)薄膜而言，所需的Co和Co合金的晶體結(jié)構(gòu)或織構(gòu)是單軸晶體各向異性的并且易磁化軸主要在膜的平面內(nèi)(即平面內(nèi)的)沿c軸方向的六方密堆(HCP)結(jié)構(gòu)。通常，平面內(nèi)c軸晶體學(xué)織構(gòu)越好，用來(lái)縱向記錄的Co合金薄膜的矯頑力越高。獲得高的剩磁就要求高的矯頑力。同樣，對(duì)于垂直磁記錄介質(zhì)，所需的Co合金的晶體結(jié)構(gòu)是單軸晶體各向異性的并且晶軸c軸是垂直于膜平面的HCP結(jié)構(gòu)。對(duì)于非常小的晶粒尺寸，矯頑力隨晶粒尺寸的增加而增加。但是大的晶粒尺寸導(dǎo)致大的噪音。這里需要獲得高矯頑力而不提高與大晶粒相關(guān)的噪音。為實(shí)現(xiàn)低噪音磁介質(zhì)，Co合金薄膜應(yīng)具有均勻的帶晶界的小晶粒，晶界可磁性隔離相鄰的晶粒。這種微觀結(jié)構(gòu)和晶體織構(gòu)通常通過(guò)在襯底表面刻槽、通過(guò)改變Co合金的成分或通過(guò)正確利用底層由人工沉積過(guò)程來(lái)獲得。
由于各種原因相對(duì)于純Co的Co基合金通常用在縱向和垂直記錄磁介質(zhì)中。例如，諸如Cr的非磁性元件通常被整塊摻入到磁膜中以降低磁化。在垂直介質(zhì)中這尤其重要，這里與合金的磁矩相關(guān)的退磁能必須小于磁晶各向異性能以使磁化被取向垂直于介質(zhì)膜面。同樣的技術(shù)在縱向磁介質(zhì)中使用以降低磁通傳遞退磁能，導(dǎo)致更短的磁通傳遞長(zhǎng)度并且因此得到高記錄密度。但是，更重要的是，非磁性元件被引入Co合金以限制Co晶粒之間的磁性交換耦合。人們相信如Cr，Ta，P，B或Si元素在膜生長(zhǎng)期間從磁性晶粒主體中向晶粒邊界的擇優(yōu)擴(kuò)散有助于通過(guò)減少晶粒之間的磁交換耦合來(lái)隔開(kāi)各個(gè)晶粒。這然后將導(dǎo)致明顯降低的介質(zhì)噪聲。例如，Deng等發(fā)現(xiàn)少量Ta添加到CoCr合金中導(dǎo)致提高的向晶界的Cr擴(kuò)散。參見(jiàn)IEEE Transactions onMagnetics V.29，No.5,1993.9，pp3676-3678，YoupingDeng，DavidN.Lambeth和David e.Laughlin的“偏壓濺射CoCrTa/Cr膜的結(jié)構(gòu)特性”一文。
底層會(huì)強(qiáng)烈影響晶體學(xué)取向、晶粒尺寸和這里討論的Co合金晶界上的化學(xué)偏析。在文獻(xiàn)中報(bào)道的底層包括Cr，和帶有添加合金元素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有序排列晶格結(jié)構(gòu)如NiAl和FeAl。盡管這里表現(xiàn)為大量可利用的底層材料，實(shí)際上，僅非常少的幾個(gè)能滿足工業(yè)的需要。在這些中，最常用的并且也是最成功的底層是純Cr。
對(duì)于高密度縱向記錄，平面內(nèi)取向從而通過(guò)體心立方(BCC)的Cr底層上HCP Co合金薄膜的晶粒對(duì)晶粒的外延生長(zhǎng)而得到。多晶Co基合金薄膜以其c軸，軸平行于膜面來(lái)沉積，或者以膜面內(nèi)c軸的大部分平行于膜面來(lái)沉積。Journal of Applied Physics 68(9)p.4734(1990)的K.Hono，B.Wong和D.E.Laughlin的“Co/Cr雙層磁薄膜的晶體結(jié)構(gòu)”已經(jīng)表明BCC鉻底層促進(jìn)沉積在這些底層上的HCPCo合金薄膜的晶粒對(duì)晶粒的外延生長(zhǎng)。帶來(lái)Co軸向下靠近膜面的Cr和Co之間的異質(zhì)外延關(guān)系為(002)Cr//(110)Co，(110)Cr//(101)Co，(110)Cr//(100)Co和(112)Cr//(100)Co。不同的Co/Cr外延關(guān)系在不同的沉積過(guò)程中占優(yōu)。為獲得促進(jìn)HCP結(jié)構(gòu)形成的良好的BCC結(jié)構(gòu)，Cr底層應(yīng)厚于50埃。
同樣，為獲得垂直高記錄密度介質(zhì)，Co的c軸相對(duì)于膜面的垂直取向通常通過(guò)HCP Co合金薄膜向(0002)晶體織構(gòu)的取向HCP底層或(111)晶體織構(gòu)的面心立方(FCC)晶體底層的晶粒對(duì)晶粒的外延生長(zhǎng)來(lái)獲得。Ti和Ti90Cr10at％通常被引證為實(shí)現(xiàn)該目的的最好的籽晶層，如Pt，CoO/Pt底層和非磁性CoCr35at％已經(jīng)被用來(lái)引入這種結(jié)構(gòu)。參看“用于高密度記錄的高分辨率低噪聲單層垂直記錄介質(zhì)的發(fā)展”，IEEE Trans.Magn.Vol.33，no.1，p.996-1001(1997.1)；“用于縱向記錄的CoCrPt/Cr膜和垂直記錄CoCr/Ti膜的成分分離”IEEETrans.Magn.Vol.27，No.6，Part2，p.4718-4720(1991)；“用濺射方法在Pt上制備的CoCrTa垂直膜的性能”，J.MMM，Vol.155，no.1-3，pp.206-208(1996)；IEEE Trans.Magn.Vol.32，no.5，pp.3840-3842(1996.9)；IEEE Trans.Magn.Vol.30，no.6，pp.4020-4022(1994.11)；和“用于高密度記錄的高分辨率低噪聲單層垂直記錄介質(zhì)的發(fā)展”，IEEE Trans.Magn.Vol.33，no.2，p.996-1001(1997.1).
美國(guó)專利No.4,652,499揭示通過(guò)向Cr中添加釩(V)提高縱向記錄介質(zhì)的底層以改變其晶格常數(shù)從而促進(jìn)HCPCo合金，如CoPt或CoPtCr與BCC CrV底層之間的更好的晶格匹配。另外，序列號(hào)為No.08/315,096的美國(guó)申請(qǐng)?jiān)谶@里引為參考，公開(kāi)了一組新的底層，包括具有B2有序排列晶格結(jié)構(gòu)的材料，如NiAl和FeAl。
發(fā)現(xiàn)當(dāng)把中間層裝在底層和磁性層之間時(shí)磁性層的結(jié)構(gòu)增加些改進(jìn)。而且，籽晶層可裝在底層和襯底之間以提供對(duì)底層結(jié)構(gòu)的附加控制來(lái)防止底層被襯底沾污物所污染。籽晶層、底層和中間層這里合起來(lái)稱為底層結(jié)構(gòu)。另外，與Cr內(nèi)層分離或不分離的多層磁性層有時(shí)被用來(lái)產(chǎn)生最終形成的膜的磁性能的變化。磁性層和中間內(nèi)層這里合起來(lái)稱為磁性層結(jié)構(gòu)。
多層底層和磁性層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用可提供一種對(duì)晶粒尺寸、隨后的層的晶粒向晶粒的外延生長(zhǎng)以及磁性層的表面粗糙度的增強(qiáng)的控制。但是，附加層的使用也提高整個(gè)成本和制造過(guò)程的復(fù)雜性。
為輕易、小型和更好性能及更低成本的帶有更大存儲(chǔ)密度的計(jì)算機(jī)的需要要求更高密度的記錄介質(zhì)來(lái)用在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、其它磁存儲(chǔ)裝置和其它應(yīng)用中。本發(fā)明的目的是為了滿足對(duì)具有高矯頑力和低噪音的磁記錄介質(zhì)的需要。
本發(fā)明是涉及襯底和磁性層之間或與磁性層接觸的含Mn層的應(yīng)用以提供具有增加的矯頑力和降低的介質(zhì)噪音的磁記錄介質(zhì)。含Mn層可裝在底層結(jié)構(gòu)中，磁性層結(jié)構(gòu)中，或蓋層以提供給具有更高矯頑力和更低介質(zhì)噪音的記錄介質(zhì)。記錄介質(zhì)可被裝在旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)換、或靜態(tài)存儲(chǔ)裝置中以與磁性換能頭結(jié)合使用于磁性數(shù)據(jù)的記錄和讀出，同時(shí)也可采用在其他應(yīng)用中。
本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)優(yōu)選地包括Co或Co合金磁性層，和配置在襯底和磁性層之間的從Mn，VMn，TiMn，MnZn，CrMnMo，CrMnW，CrMnV或CrMnTi形成的并且最好是CrMn的含Mn層。Co或Co合金磁性層具有HCP結(jié)構(gòu)并以其c軸，易磁化軸(易于磁化的方向)，基本平行于縱向記錄介質(zhì)的磁性層面，并且對(duì)于垂直介質(zhì)基本上垂直于磁性層面的方式來(lái)沉積。
介質(zhì)進(jìn)一步包括在底層結(jié)構(gòu)中的附加層，如籽晶層，底層和中間層。多晶MnO是優(yōu)選的用于縱向介質(zhì)的籽晶層。除含Mn層之外應(yīng)用的底層和/或中間層通常包括配置在籽晶層和磁性層之間的具有A2結(jié)構(gòu)或B2有序排列晶體結(jié)構(gòu)的材料。具有A2結(jié)構(gòu)的材料優(yōu)選為Cr或Cr合金，如CrV，CrMo，CrW或CrTi。具有基本與Cr可比擬的晶格常數(shù)的B2有序排列結(jié)構(gòu)的材料，如優(yōu)選從由NiAl，AlCo，F(xiàn)eAl，F(xiàn)eTi，CoFe，CoTi，CoHf，CoZr，NiTi，CuBe，CuZn，AlMn，AlRe，AgMg和Al2FeMn2組成的一組中選擇的那些，最優(yōu)選的是FeAl和NiAl。中間含Mn層優(yōu)選配置在底層和磁性層之間。另外，底層可形成多層，其中每層是前述材料的不同的一層。
一層以上的磁性層可裝在介質(zhì)中，并且它可包括一個(gè)或多個(gè)配置在磁性層之間的內(nèi)層。內(nèi)層典型地大約10到40埃厚并由Cr組成，但也可是本發(fā)明的含Mn層。
磁性層可由蓋層覆蓋，蓋層繼而被保護(hù)層覆蓋。有機(jī)潤(rùn)滑劑優(yōu)選地被添加到保擴(kuò)層上以減少介質(zhì)的摩擦磨損。蓋層可由Mn或含Mn合金構(gòu)成。
相應(yīng)因此，本發(fā)明提供磁記錄介質(zhì)和裝入具有高矯頑力和低噪音的記錄介質(zhì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置以用在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和其它應(yīng)用中。這些和其它的優(yōu)點(diǎn)從下面詳細(xì)描述中更明顯。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)通過(guò)參考附圖可得到更好的理解，其中

圖1(a)-(c)是本發(fā)明的薄膜磁盤(pán)的多層結(jié)構(gòu)的幾個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)圖；圖2a表示Cr-Mn平衡相圖；圖2b表示V-Mn平衡相圖；圖2c表示Mo-Mn平衡相圖；圖2d表示Ti-Mn平衡相圖；圖2e表示Co-Mn平衡相圖；圖3表示氧化硅襯底上4微米厚CrMn膜用Cu Kα。x射線作的x射線衍射掃描圖；圖4表示在CrMn上40nm厚CoCrPt膜和未加熱的光滑玻璃襯底上各種厚度的Cr底層的平面內(nèi)矯頑力；圖5表示在CrMn上40nm厚CoCrPt膜和在250℃預(yù)熱的光滑玻璃襯底上各種厚度的Cr底層的面內(nèi)矯頑力；圖6表示在250℃預(yù)熱的光滑玻璃襯底上的各種厚度的Cr底層上40nm厚CoCrPt膜x射線衍射譜；圖7表示在250℃預(yù)熱的光滑玻璃襯底上的各種厚度的CrMn底層上40nm厚CoCrPt膜x射線衍射譜；圖8表示在未加熱的光滑玻璃襯底上制備的MgO籽晶層上CoCrPt(40nm)/CrMn(100nm)膜的x射線衍射；圖9表示在250℃預(yù)熱的光滑玻璃襯底上沉積的100nm厚Cr膜的TEM明場(chǎng)像；圖10表示在250℃預(yù)熱的光滑玻璃襯底上沉積的100nm厚CrMn膜的TEM明場(chǎng)像；
圖11表示在襯底被預(yù)熱到250℃的光滑玻璃襯底上20nmCrMn和Cr底層上各種厚度CoCrTa膜的平面矯頑力；圖12表示在襯底被預(yù)熱到250℃的光滑玻璃襯底上各種厚度CrMn和Cr底層上15nm厚的CoCrTa膜的平面矯頑力；圖13表示各種厚度的Cr和CrMn-11(Mnllat％)底層上40nm厚的CoCrPt膜的平面矯頑力。
本發(fā)明的記錄介質(zhì)可體現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)換或靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中，如裝在磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(未示出)中的硬盤(pán)。典型地磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器包括支撐在用來(lái)在磁盤(pán)表面上方移動(dòng)磁頭的懸架組件中的移動(dòng)臂上的磁換能頭或滑塊。換能頭相對(duì)于磁盤(pán)表面在正常操作期間被維持在很近間隔的平行關(guān)系的狀態(tài)中。磁頭和磁盤(pán)間的典型的距離是10微米。參看Mee，C.D.和Daniel，E.D.磁記錄，Vol.I-III(McGraw-Hill1987年出版)；F.Jorgenson，磁記錄完全手冊(cè)，Chapter16(1988年第3版)，及美國(guó)專利No.5,062,021，其公開(kāi)的相關(guān)內(nèi)容這里引為參考。本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)也被用于柔性磁盤(pán)、軟盤(pán)或應(yīng)用已知柔性襯底的磁帶。
參考圖1(a)，本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)10由襯底12、含Mn層14和磁性層16組成。另外，如圖1(b)所示，籽晶層18可配置在襯底12上，然后是底層20。中間層22也可配置在含Mn層14和磁性層16之間。磁性層16可利用后面緊接涂覆層26的無(wú)機(jī)潤(rùn)滑劑28的蓋層24來(lái)覆蓋。在另一實(shí)施例中，如圖1(c)所示，有第一和第二磁性層16’和16”，具有一個(gè)或多個(gè)配置在第一磁性層16’和第二磁性層16”之間的內(nèi)層30。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，含Mn層14具有零磁矩并且與Co或Co合金磁性層16接觸。但是，應(yīng)該可以理解含Mn層可包括在介質(zhì)10中作為籽晶層、底層、內(nèi)層或蓋層，而不僅僅是作為中間層的使用，或者代替這一用途。當(dāng)與在含Mn層14和磁性層16裝入中間層22的實(shí)施例相反而是使含Mn層14和磁性層16互相接觸時(shí)，在這樣得到的介質(zhì)10中可獲得更高的矯頑力。
有效數(shù)量的Mn被用來(lái)產(chǎn)生足夠厚的含Mn層以在磁性層16中產(chǎn)生外延晶體結(jié)構(gòu)并提供導(dǎo)致磁性介質(zhì)10具有所需要的磁性能的足夠數(shù)量的Mn擴(kuò)散到磁性層16的晶界。例如，需要磁矯頑力超過(guò)在含Mn層不存在時(shí)產(chǎn)生的矯頑力，或者與先有技術(shù)中的矯頑力相當(dāng)或超出。
在當(dāng)前實(shí)施例中，使用CrMn合金作為含Mn層，可在CrMn層優(yōu)選為至少3nm，最優(yōu)選大于10nm時(shí)獲得所要求的磁性能。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，基于這里提供的引導(dǎo)，薄于3nm的含Mn層在產(chǎn)生所需的磁性能時(shí)也是有效的。但是，增加到磁性介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的Mn有最小的有效量值，在此值以下將觀察不到加強(qiáng)的磁性能。
在室溫濺射沉積含Mn層產(chǎn)生具有與使用Cr層代替含Mn層的磁性介質(zhì)相當(dāng)?shù)拇判阅艿拇判越橘|(zhì)。甚至是在室溫過(guò)程中使用CrMn代替純Cr的動(dòng)機(jī)是Mn比Cr要便宜。因?yàn)榇蟛糠值腃r靶是用粉末冶金方法制得的，粉末固結(jié)而成的CrMn靶將比Cr靶便宜。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，含Mn層14和磁性層16被濺射沉積在已經(jīng)被預(yù)熱到一升高的溫度如250℃的襯底12。結(jié)果得到的包含含Mn層14的介質(zhì)10比在沒(méi)有預(yù)熱襯底12產(chǎn)生的介質(zhì)10具有更高的矯頑力。期望選擇的用于沉積磁性層16的升高的溫度是沉積速率的函數(shù)并且還期望加熱可在磁性層16生成期間或之后進(jìn)行。例如，商業(yè)應(yīng)用的沉積速率本質(zhì)上是高的，因此有必要提高溫度到250℃以上以得到在低沉積速率下觀察到的提高的磁性能。
隨沉積溫度的升高矯頑力的提高可能源起于Mn在CrMn/磁性層界面的擴(kuò)散提高。用適當(dāng)?shù)奶幚頃r(shí)間和溫度，材料的優(yōu)選擴(kuò)散是到晶界而非不是晶粒主體，參看David A.Porter和KennethE.Easterling的“金屬和合金中的相變”，出版商Van NostrandReinhold公司，98-102頁(yè)；和“物理冶金，第一部分”，由R.W.Cahn和P.Haasen編輯，出版商N(yùn)orth-Holland Physics Publishing。其它合金元素的層間擴(kuò)散在Y.c.Feng，D.E.Laughlin和D.N.Lambeth的“Co/Cr薄膜中的互擴(kuò)散和晶粒隔離”中進(jìn)一步描述，IEEETransactions on Magnetics V.30，No.6，(1994.11)，這里其被加入作為參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解含Mn層的溫度和Co合金層被配置在介質(zhì)10上的溫度可改變來(lái)產(chǎn)生具有一磁性能范圍的介質(zhì)。實(shí)際上，如上面引證的Feng的參引中所討論的那樣，本領(lǐng)域非技術(shù)人員將理解熱后處理如慢退火或快速加熱退火(RTA)，可被用來(lái)促進(jìn)Mn從含Mn層向Co合金磁性層的晶界擴(kuò)散。
本發(fā)明的固溶體Mn合金優(yōu)選地是VMn，TiMn，MnZn，CrMnMo，CrMnW，CrMnV或CrMnTi，并且最優(yōu)選是Mn溶解在Cr中的置換固溶體CrMn合金。如圖2(a)所示，大塊Cr可溶解大量Mn以形成置換固溶體?；趫D2a估計(jì)室溫時(shí)Mn在Cr中的溶解度超過(guò)25at％。優(yōu)選地，對(duì)于使用當(dāng)前的制備介質(zhì)的優(yōu)選方法所產(chǎn)生的成分，CrMn合金包含至少10at％Mn，并且更優(yōu)選至少20at％Mn。用于圖22-2e所示的二元合金的包含若干特定相變溫度的明確引用的相圖可發(fā)現(xiàn)在“二元相圖”，第2暨更新版，ASM International(1996)，其主要部分在這里被加入進(jìn)來(lái)作為參考。
因?yàn)镸n的原子體積(0.01224nm3/每個(gè)原子)僅稍大于Cr的(0.01200nm3/每個(gè)原子)，Cr的晶格常數(shù)即使在25at％Mn的CrMn合金中實(shí)際保持不變.這不同于其它Cr合金，如CrV，在Crv中增加到Cr的V改變Cr層的晶格常數(shù)以更好地與磁性層的晶格常數(shù)匹配.
以相似的方式，圖2b表示放到帶有V的固溶體中的Mn的物質(zhì)量.同樣，V和Mn的量與Cr結(jié)合.由于V的原子晶格尺寸大于Cr的，可用來(lái)調(diào)整固溶體原子間距來(lái)晶格匹配并誘導(dǎo)Co合金的外延生長(zhǎng)。
類似地，圖2c表示Mn可被放到Mo的置換固溶體中的限量。盡管Mo的原子晶格間距(3.14埃)與Cr(2.88埃)相比要大，有限量的Mo可被放入CrMn固溶體以形成CrMnMo合金。
圖2d表示TiMn相圖。在升高的溫度，Mn的物質(zhì)量可被放入β-Ti(bcc)固溶體，作為中間層的這種晶格結(jié)構(gòu)的形成即使是在低溫下在選擇來(lái)促進(jìn)磁性層的外延生長(zhǎng)的底層上外延生長(zhǎng)時(shí)也是有利的。同樣，有限數(shù)量的Ti可被放入CrMn來(lái)調(diào)整固溶體的原子晶格間距。
含Mn層通過(guò)提供用于磁性層外延生長(zhǎng)的樣板或通過(guò)擴(kuò)展底層形成的樣板來(lái)提供磁性層的外延生長(zhǎng)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，為磁性Co合金提供外延生長(zhǎng)的樣板的并提供向Co合金磁性層的晶界提供擴(kuò)散Mn源的固溶體Mn合金被用作含Mn層14。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解在含Mn層中使用的Mn的最佳百分比部分地取決于用來(lái)制備含Mn層的包括溫度和沉積速率的方法。
當(dāng)含Mn層被用作中間層時(shí)，底層或多個(gè)底層可以包含Mn或不包含Mn。如果底層被選擇來(lái)給磁性層的外延晶體生長(zhǎng)提供樣板，對(duì)于含Mn中間層僅需要擴(kuò)展用于底層所形成的磁性層的外延生長(zhǎng)的樣板。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，襯底12由非磁性材料構(gòu)成，如玻璃、硅或涂有NiP的鋁合金?？墒褂昧硪环N硬盤(pán)襯底如玻璃陶瓷、陶瓷、或SiC。
對(duì)于縱向介質(zhì)，磁性層16，16’，16”以其縱向易磁化軸基本平行于這種磁性層的面的形式來(lái)沉積。用于縱向介質(zhì)的磁性層16優(yōu)選地是Co或Co合金膜，如CoCr，CoSm，CoPt，CoP，CoNi，CoPt，CoNiCr，CoNiZr，CoPtNi，CoCrTa，CoCrPt，CoCrP，CoCrTaSi，CoCrPtSi，CoCrPtB，CoCrPtTa，CoCrPtTaB，CoCrPtTaNb或其它已知Co合金磁性膜并且每個(gè)大約為2.5-60nm(25-600埃)厚。
籽晶層18可以是Cr或Cr合金或帶有(002)織構(gòu)的B1有序排列的晶體結(jié)構(gòu)。用于實(shí)施例中應(yīng)用的籽晶層18的優(yōu)選籽晶層是具有(002)織構(gòu)的Cr或MgO薄層。多晶MgO可通過(guò)公開(kāi)在序列號(hào)為No.08/553,893的美國(guó)申請(qǐng)中的在這里被加入作為參考的在襯底12上濺射沉積MgO而被制成具有這種織構(gòu)。籽晶層形成基本連續(xù)的厚度可達(dá)50nm的層，并且優(yōu)選地厚度在20nm。在優(yōu)選實(shí)施例中，籽晶層大約是0.1nm到50nm(10到500埃)厚，并且優(yōu)選在大約1.0nm到20nm(10到200埃)，最優(yōu)選在2.5nm到10nm(25到100埃)厚。
底層20通常由適合于產(chǎn)生磁性層16的外延生長(zhǎng)的材料構(gòu)成。磁性層16的外延生長(zhǎng)應(yīng)用優(yōu)選地具有與磁性層的原子間距或原子間距的多倍相比擬的晶體結(jié)構(gòu)和原子間距的底層20而得到促進(jìn)。例如，可從下面的底層中來(lái)選擇材料，該底層具有整數(shù)數(shù)目(n)的原子間距，等于磁性層的整數(shù)數(shù)目(m)的原子間距，這里m和n通常在1到5的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中可使用具有A2和B2有序排列的晶體結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)的適合于誘導(dǎo)磁性層16的外延生長(zhǎng)的材料。適合的材料包括Cr和具有A2結(jié)構(gòu)的Cr合金，如CrV，CrTi，CrMo和CrW，及B2有序排列結(jié)構(gòu)的材料如NiAl和FeAl。其它具有B2有序排列的結(jié)構(gòu)和與NiAl(a＝0.2887nm)，F(xiàn)eAl(a＝0.291nm)和Cr(a＝0.2884nm)相比擬的晶格常數(shù)的相也可考慮是用于本發(fā)明的底層的適當(dāng)?shù)暮蜻x材料。這些材料為AlCo(a＝0.286nm)，F(xiàn)eTi(a＝0.298nm)，CoFe(a＝.285nm)，CoTi(a＝.299nm)，CoHf(a＝0.316nm)，CoZr(a＝0.319nm)，NiTi(a＝0.301nm)，CuBe(a＝0.270nm)，CuZn(a＝0.295nm)，AlMn(a＝0.297nm)，AlRe(a＝0.288nm)，AgMg(a＝0.328nm)和Al2FeMn2(a＝0.296nm)。底層14優(yōu)選為大約10-200nm(100-2000埃)厚的Cr或NiAl。
底層20也可由兩層或多層在前面所列出的材料中的不同材料構(gòu)成。例如，人們認(rèn)為可使用具有第一NiAl層和第二Cr、Cr合金、FeAl、AlCo、FeTi、CoFe、CoTi、CoHf、CoZr、NiTi、CuBe、CuZn、AlMn、AlRe、AgMg或Al2FeMn2層的多層。各種材料的組合可用來(lái)產(chǎn)生多層，其中各層均是前述底層材料的一層。
中間層22和內(nèi)層30可由從用于底層20的同一組材料中選擇出的材料構(gòu)成。在當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例中，沒(méi)有使用中間層22且CrMn層14與磁性層16接觸。而且僅使用一個(gè)磁性層16；因此在當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例中，沒(méi)有使用內(nèi)層30。
蓋層24可相鄰于并且優(yōu)選地與磁性層16或16”接觸來(lái)提供。蓋層24優(yōu)選為1-10nm(10-100埃)厚并可由W，Ta，Zr，Ti，Y，Pt，Cr，Mn，Mn合金或它們的任何組合而成的材料制成。
涂覆層26可提供在蓋層24的外部，從而蓋層24被定位在磁性層16或16”與涂覆層26之間，如圖1(b)和1(c)所示。涂覆層26提供機(jī)械磨損層并且厚度為2.5-30nm(25-300埃)。它優(yōu)選地由陶瓷材料或金剛石碳構(gòu)成，如Si02，SiC，CHx或CNx(這里x＜1)，ZrO2或C。有機(jī)潤(rùn)滑劑28沉積在涂覆層26上。潤(rùn)滑劑28是1nm到10nm(10-100埃)厚并且優(yōu)選是氟代氯碳化合物或全氟乙醚。示例包括CCl2FCClF2，CF3(CF2)4CF3，CF3(CF2)5CF3，CF3(CF2)10CF3和CF3(CF2)16CF3。
進(jìn)行測(cè)試來(lái)評(píng)價(jià)包含CrMn合金層的若干磁性膜。所有膜通過(guò)射頻(RF)二極管濺射來(lái)制備，但是正象由RF或直流電(DC)磁電管濺射制備那樣簡(jiǎn)單。多層膜在反應(yīng)室不通風(fēng)的情況下依次沉積。典型的用于RF二極管沉積過(guò)程的狀態(tài)是在濺射5×10-7乇或更好并且Ar氣濺射壓力為10毫乇之前是基準(zhǔn)壓力。在固定的100瓦(2.3W/cm2)的AC功率下進(jìn)行濺射。光滑(無(wú)織構(gòu))制成7500粒、玻璃、NiP-Al、氧化態(tài)(111)Si襯底被用來(lái)制備所有的膜，除非另作說(shuō)明。襯底在丙酮、2-丙醇、去離子水三種獨(dú)立的清洗液的每一種中被超聲波清洗兩次。
CoCrPt靶是CoCr合金靶與Pt片粘在一起而成的；CrMn靶是純Cr靶與Mn片粘在一起而成的。Cr靶純度為99％。CoCrPt膜在-100的襯底偏壓下來(lái)濺射并對(duì)Co合金膜電感耦合等離子體(ICP)分析表明成分為78.5at％Co，9at％Cr和12.5at％Pt。所有其它膜在沒(méi)有襯底偏壓下被濺射。通過(guò)加熱設(shè)置襯底的平臺(tái)來(lái)施加襯底加熱。經(jīng)過(guò)大約60分鐘在襯底和平臺(tái)的溫度達(dá)到平衡后內(nèi)進(jìn)行沉積。
典型的沉積速率是CoCrPt13.3nm/min，Cr13nm/min，CrMn10nm/min和MgO4nm/min.Tencor Alpha Step Profilometer被用來(lái)測(cè)量膜厚并校正薄膜沉積速率。膜的微觀結(jié)構(gòu)通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)，原子力顯微鏡(AFM)和用Cu靶Kα衍射的在θ-2θ的衍射角范圍內(nèi)掃描的對(duì)稱X射線來(lái)研究。TEM樣品通過(guò)離子研磨后的機(jī)械拋光和缺陷處理來(lái)制備的。薄膜的平面磁性能在9mm×9mm的方形樣品上通過(guò)振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)來(lái)測(cè)量。直到10Koe的磁場(chǎng)被用在膜平面中，其足夠大可來(lái)進(jìn)行飽和磁化。
純Cr靶與Mn片粘結(jié)一起被用來(lái)濺射沉積CrMn膜。用TEM通過(guò)ICP光譜分析確定的CrMn薄膜成分為22at％Mn。襯底上濺射的CrMn膜在θ-2θ的衍射角掃描的X射線衍射表明其與純Cr幾乎有同樣的晶格常數(shù)。圖3表示大約4微米厚的CrMn膜在θ-2θ的衍射角掃描的X射線圖。從圖3的X射線掃描計(jì)算得到的晶格常數(shù)大約是0.288nm，其基本上等于純Cr的晶格常數(shù)(0.2884nm)。
在另一系列的測(cè)試中，在Cr和CrMn底層上的CoCrPt薄膜用室溫溫度(RT)的襯底來(lái)沉積在襯底上。進(jìn)行X射線衍射研究，表明沉積在Cr和CrMn底層上的CoCrPt膜的薄膜織構(gòu)實(shí)際上沒(méi)有不同。膜的平面磁性能被作對(duì)比。如圖4所示，CoCrPt/CrMn膜具有的用VSM測(cè)量的矯頑力值在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)等于所有厚度的膜厚的CoCrPt/Cr的值。VSM測(cè)量的其它性能如S*和Mrt的不同，在實(shí)驗(yàn)誤差的范圍內(nèi)是可忽略的。
在帶有被濺射沉積在濺射前已經(jīng)被預(yù)熱到250℃的襯底上的Cr或CrMn底層的CoCrPt膜中進(jìn)行另外的實(shí)驗(yàn)。圖5是平面矯頑力Hc與用于固定厚度(40nm)的CoCrPt膜的底層厚度之間的曲線圖。在各種厚度的CrMn和Cr底層上的40nm厚CoCrPt膜的平面磁性能在表1和2中分別表示，其中，t代表磁性層厚度。
表1
>表2
CoCrPt/CrMn膜的矯頑力全部高于CoCrPt/Cr膜，并且隨底層厚度的提高這種差別也增大。在50nm厚的CrMn底層上的CoCrPt膜可測(cè)量到4280 Oe的矯頑力其基本上高于類似的CoCrPt/Cr膜的測(cè)量到的3202 Oe的矯頑力值。對(duì)于CoCrPt僅需要3nm厚的CrMn底層就能達(dá)到3690Oe的矯頑力，該值比用任何Cr底層得到的最高值都要高。另外，在CoCrPt/CrMn膜通?？捎^察到比CoCrPt/Cr膜高的Hc值，稍高的S*和Mr/Ms值和低的Mrt值。
從表1和2中選擇的幾個(gè)膜的晶體學(xué)織構(gòu)作對(duì)比。圖6和7表示在10，20，50和100nm的Cr和CrMn底層上40nm厚的CoCrPt膜的X射線衍射掃描圖。隨著依次誘使CoCrPt膜的(1120)織構(gòu)的外延生長(zhǎng)的膜加厚，襯底加熱誘使在Cr和CrMn膜上產(chǎn)生(002)織構(gòu)。CrMn底層上的CoCrPt膜的更高的矯頑力可部分歸因于膜的強(qiáng)烈的(1120)織構(gòu)。但是，圖7中的在薄CrMn底層上的CoCrPt膜(如在20nm厚CrMn上的CoCrPt膜)不具有強(qiáng)烈的(1120)峰，卻仍具有明顯高于CoCrPt/Cr膜的矯頑力。
另一種用來(lái)獲得強(qiáng)烈的(002)織構(gòu)的可選擇的方式是通過(guò)利用MgO籽晶層。CoCrPt(40nm)/CrMn(100nm)膜不特意加熱而在室溫下沉積在玻璃襯底上的12nm厚的MgO籽晶層上以觀察強(qiáng)烈的(002)織構(gòu)的CrMn底層是否將加強(qiáng)CoCrPt膜的矯頑力。圖8表示在玻璃襯底上的CoCrPt(40nm)/CrMn(100nm)/MgO(12nm)膜的相應(yīng)的X射線掃描衍射及相應(yīng)的矯頑力。從圖8可看到，盡管沒(méi)有象在250℃沉積的類似膜中一樣觀察到強(qiáng)烈的(1120)CoCrPt峰，應(yīng)用籽晶層卻可獲得更強(qiáng)烈的(002)織構(gòu)的CrMn底層。
2884 Oe的膜的矯頑力基本上大于在室溫下沉積的CrMn或Cr底層的矯頑力。盡管CoCrPt/CrMn/MgO膜具有強(qiáng)烈的(002)織構(gòu)，該膜的矯頑力小于所有沒(méi)有籽晶層并帶有預(yù)熱到250℃的襯底時(shí)被沉積的CoCrPt/CrMn膜的矯頑力。磁性能的相對(duì)的提高表示當(dāng)CrMn合金底層被使用時(shí)織構(gòu)和溫度是可分別被控制來(lái)產(chǎn)生具有高矯頑力和其它磁性能的膜的重要變量。
進(jìn)行另外的測(cè)試來(lái)研究中間層對(duì)具有CrMn和Cr底層的膜的磁性能所產(chǎn)生的影響。在把襯底預(yù)熱到250℃時(shí)，通過(guò)把Cr和CrMn薄層(2.5nm)分別插入在磁性層和CoCrPt/CrMn及CoCrPt/Cr的底層之間來(lái)形成這些膜。如表3所示，由于Cr底層的插入，CoCrPt/CrMn膜的矯頑力從4315Oe下降到3899Oe，而CoCrPt/Cr膜的矯頑力由于CrMn底層的插入從2916Oe被提高到3393Oe。
表3
<p>在磁性層與CrMn底層之間引入Cr中間層與僅有CrMn底層的膜相比導(dǎo)致矯頑力降低。但是，帶CrMn底層和Cr中間層的膜具有基本上高于僅使用Cr作為底層的膜的矯頑力。通過(guò)對(duì)比，對(duì)于帶Cr底層，CrMn作為中間層使用與僅使用Cr底層的膜相比充分提高矯頑力。從這些結(jié)果可以理解含Mn層根據(jù)要被生成的特定膜和所需要的膜的磁性能可作為底層、中間層，并假設(shè)作為內(nèi)層或蓋層有效使用。
因?yàn)槌练e的Cr和CrMn中間層是薄的，CoCrPt/CrMn膜和CoCrPt/Cr膜的晶體結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)不應(yīng)被中間層改變很多。因此，介質(zhì)中的磁性能改變最可能是由于基本上與磁性層接觸的界面層的成分的改變。另外，應(yīng)注意在不同溫度沉積時(shí)盡管在膜織構(gòu)中未表現(xiàn)出本質(zhì)上的改變，上述同一膜卻呈現(xiàn)出不同的磁性能。觀察到的磁性能的變化表明在膜中元素的中間層的擴(kuò)散發(fā)生在磁性層界面上。在這方面，在本領(lǐng)域的技術(shù)人員可合理地認(rèn)識(shí)到非常薄的不含Mn層可被放置在含Mn層和磁性層之間作為擴(kuò)散緩和阻擋層限制和控制Mn從含Mn層向磁性層晶界的擴(kuò)散速率。
圖2e表示Co和Mn之間的二元相圖。HCP CoMn(ε-Co)與相對(duì)于Mn含量的HCP CoMn與FCC CoMn(α-Co)之間的相界的負(fù)斜率組成的相對(duì)小的區(qū)域是支持下面的說(shuō)法的，即隨著溫度和Mn含量的升高，擴(kuò)散的Mn的大部分將要保持在外延生長(zhǎng)的HCP Co合金晶粒的晶界上。
通常，層間擴(kuò)散將在較高溫度和較小擴(kuò)散距離時(shí)增強(qiáng)，并且將在較低溫度和較大擴(kuò)散距離時(shí)減弱。磁性能的變化意味著Mn從基本上與CoCrPt層接觸的層向Co合金的晶界或晶粒擴(kuò)散。Mn向磁性層擴(kuò)散將有助于進(jìn)一步分離Co合金晶粒，這將導(dǎo)致膜的矯頑力提高。通過(guò)對(duì)比，到目前為止觀察到的變化并不意味著Cr從底層向磁性層的層間擴(kuò)散強(qiáng)烈控制著膜的磁性能。
基于上述結(jié)果，進(jìn)行測(cè)試來(lái)研究如果Mn直接加入到磁性膜中磁性能是否能被類似地改善。通過(guò)濺射沉積包含5at％Mn的CoCrPt磁性底層膜在Cr底層上而制造膜。濺射通過(guò)把Mn片加到CoCrPt靶上來(lái)進(jìn)行。生成的膜的矯頑力對(duì)于在加熱(250℃)的光滑玻璃襯底上濺射的CoCrPtMn/Cr膜大約降低了50％，而對(duì)于在未加熱的玻璃襯底上沉積的膜矯頑力下降大約15％。
CoCrPtMn/Cr和CoCrPt/CrMn的不同是因?yàn)镸n在兩種膜中的變化的分布。例如，當(dāng)從含5at％Mn的CoCrPtMn層向Cr層擴(kuò)散時(shí)與從22at％Mn CrMn層向CoCrPt層的擴(kuò)散相比，Mn最可能具有基本不同的擴(kuò)散特性。因?yàn)镸n在膜中的相對(duì)空間分布是不同的，導(dǎo)致的膜的磁性能可望不同。也可能Mn的層間擴(kuò)散提供了在用來(lái)進(jìn)一步分離磁性層中晶粒的和有助于磁性層中晶粒的對(duì)齊的界面結(jié)構(gòu)層上的均勻化效果。
濺射在預(yù)熱的襯底上的CrMn和Cr膜的微觀結(jié)構(gòu)應(yīng)用TEM來(lái)對(duì)比。圖8和9分別是100nm厚的在250℃預(yù)熱的光滑玻璃襯底上沉積的Cr和CrMn膜的TEM明場(chǎng)像。兩個(gè)膜表現(xiàn)出具有相似的大約大于50nm的平均晶粒尺寸。CrMn膜具有比Cr膜更精細(xì)的晶粒。
CoCrTa合金也通常用作磁性介質(zhì)。因此，進(jìn)行另外的測(cè)試來(lái)評(píng)價(jià)含Mn層對(duì)Co合金的一般的應(yīng)用性能。研究了一系列在CrMn底層上的CoCr2Ta2膜。由于從前面的CoCrPt膜來(lái)實(shí)驗(yàn)，所有CoCrTa/CrMn膜被濺射沉積在250℃預(yù)熱的襯底上。圖11表示在固定厚度(20nm)Cr和CrMn底層的各種厚度的CoCrTa膜上平面矯頑力圖。盡管程度很小，仍可觀察到與CoCrPt/CrMn膜類似的Hc改善。在CrMn底層上的CoCrTa膜的矯頑力總是高于在Cr底層上的CoCrTa膜的矯頑力。最大的矯頑力提高在CrMn底層上的大約10nm厚CoCrTa磁性層中觀察到。圖12比較在預(yù)熱的光滑玻璃襯底上的各種厚度的Cr或CrMn底層上濺射沉積的15nm厚CoCrTa膜。再次發(fā)現(xiàn)更大的矯頑力在CrMn底層膜中觀察到而不是Cr底層的膜中。矯頑力隨底層厚度的提高而提高。例如，CoCrTa(40nm)/CrMn(20nm)膜的矯頑力比類似的CoCrTa/Cr膜大大約7000e。
CrMn底層的Mn含量也被改變來(lái)檢查其成分效果。在Cr靶上的Mn片被調(diào)整來(lái)產(chǎn)生成分估計(jì)為大約11at％Mn、設(shè)定為CrMn-11的濺射膜。一系列的CoCrPt/CrMn-11膜被沉積在250℃預(yù)熱的光滑玻璃襯底上。CoCrPt膜矯頑力對(duì)CrMn-11底層厚度之間的關(guān)系與類似的在Cr襯底上的類似的膜進(jìn)行對(duì)比被圖示于圖13中。發(fā)現(xiàn)CrMn-11底層的膜都具有高于Cr襯底膜的矯頑力。當(dāng)?shù)讓雍穸雀哂?0nm時(shí)，CoCrPt/CrMn-11膜的矯頑力比CoCrPt/Cr膜高5000e。對(duì)CoCrPt/CrMn-11膜的矯頑力的提高小于具有大約22％Mn的CoCrPt/CrMn膜的矯頑力的提高。
制備另一種大約28％Mn含量的濺射沉積CrMn膜，被設(shè)定為CrMn-28。所有帶CrMn-28底層的膜表現(xiàn)出比相應(yīng)的CoCrPt/Cr，CoCrPt/CrMn，CoCrPt/CrMn-11膜低的矯頑力。發(fā)現(xiàn)沉積在250℃預(yù)熱光滑玻璃襯底上的CoCrPt(40nm)/CrMn-28(50nm)膜的矯頑力為2650Oe，其比類似的CoCrPt/CrMn膜(4280Oe)低38％。在玻璃襯底上的厚CrMn-28膜的X射線衍射θ-2θ掃描表示在2θ＝39.18°時(shí)出現(xiàn)一個(gè)額外的峰。該峰是基于相變的體心四方α”相的(002)衍射峰，盡管單一的衍射峰不能提供足夠的信息來(lái)完全鑒定該相。第二相的出現(xiàn)表現(xiàn)為惡化Co合金的外延。
本領(lǐng)域的普通人員可以理解在不脫離本發(fā)明的范圍情況下可對(duì)本發(fā)明的方法和裝置的特定方面作出若干修改和變化。這種修改和變化意在由前面的說(shuō)明書(shū)和后面的權(quán)利要求所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)包括一襯底；一形成磁性記錄層的Co或Co合金膜；一由配置在所述襯底和所述磁性層之間的Mn或固溶體Mn合金構(gòu)成的以在所述磁性層中提供外延晶體結(jié)構(gòu)的含Mn層。
2.如權(quán)利要求1所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述磁性層具有使磁性c軸基本平行于所述磁性層的取向。
3.如權(quán)利要求1所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述含Mn層以有效的數(shù)量來(lái)配置以提供Mn向所述磁性層的擴(kuò)散。
4.如權(quán)利要求3所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述磁性層包括具有晶界的晶粒；及所述含Mn層以有效的數(shù)量被配置來(lái)提供Mn向所述磁性層的晶界的擴(kuò)散。
5.如權(quán)利要求1所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述固溶體Mn合金包括從CrMn、VMn，TiMn，MnZn，CrMnMo，CrMnW，CrMnV和CrMnTi組成的一組中選擇的材料。
6.如權(quán)利要求1所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述固溶體Mn合金包括CrMn。
7.如權(quán)利要求6所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述CrMn合金由少于28at％的Mn構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述CrMn層至少3nm厚。
9.如權(quán)利要求6所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述CrMn層由10-25at％的Mn構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求9所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述CrMn層3-100nm厚。
11.如權(quán)利要求1所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述含Mn層至少3nm厚。
12.如權(quán)利要求1所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述磁性層由從CoCrPt合金和CoCrTa合金組成的一組中選擇的材料構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求1所述的記錄介質(zhì)，還包括在所述襯底上沉積的一籽晶層。
14.如權(quán)利要求13所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述籽晶層由從具有(002)結(jié)構(gòu)的MgO、Cr、CrTi組成的一組中選擇的材料構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求13所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述籽晶層由從Ti、TiCr和Pt組成的一組中選擇的材料構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求1所述的記錄介質(zhì)，還包括一配置在所述襯底和所述由選擇的促進(jìn)在所述磁性層中的外延晶體結(jié)構(gòu)的材料構(gòu)成的含Mn層之間的底層。
17.如權(quán)利要求16所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述底層由從Cr、Cr合金和具有B2有序排列的結(jié)構(gòu)的和基本上與Cr相比擬的晶格常數(shù)的材料組成的一組中選擇的材料構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求16所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述底層由從Cr、CrV、CrMo、CrW、CrTi、NiAl、AlCo、FeAl、FeTi、CoFe、CoTi、CoHf、CoZr、NiTi、CuBe、CuZn、AlMn、AlRe、AgMg和Al2FeMn2組成的一組中選擇的材料構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求16所述的記錄介質(zhì)，還包括大量由兩種或多種所述材料構(gòu)成的底層。
20.如權(quán)利要求1所述的記錄介質(zhì)，還包括一配置在所述襯底與所述由選擇的促進(jìn)在所述磁性層中的外延晶體結(jié)構(gòu)的材料構(gòu)成的的含Mn層之間的中間層。
21.如權(quán)利要求20所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述中間層由從Cr、Cr合金和具有B2有序排列的結(jié)構(gòu)的和基本上與Cr相比擬的晶格常數(shù)的材料組成的一組中選出的材料構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求20所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述中間層由從Cr、CrV、CrMo、CrW、CrTi、NiAl、AlCo、FeAl、FeTi、CoFe、CoTi、CoHf、CoZr、NiTi、CuBe、CuZn、AlMn、AlRe、AgMg和Al2FeMn2組成的一組中選擇的材料構(gòu)成。
23.如權(quán)利要求1所述的記錄介質(zhì)，其特征在于還包括一第二磁性層，其特征在于所述磁性層位于所述第二磁性層和所述襯底之間。
24.如權(quán)利要求23所述的記錄介質(zhì)，還包括一配置在所述磁性層與所述第二磁性層之間的含Mn內(nèi)層。
25.一種磁記錄介質(zhì)包括一襯底；一形成具有外延晶體結(jié)構(gòu)的磁性記錄層的Co或Co合金膜；一由與所述磁性層接觸的Mn或Mn合金構(gòu)成的含Mn層，其中所述磁性層處于所述襯底和所述含Mn層之間。
26.一種用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的裝置包括一種磁性記錄介質(zhì)包含，一襯底；一形成磁性記錄層的Co或Co合金膜；一由配置在所述磁性層和所述襯底之間的Mn或固溶體Mn合金構(gòu)成的以提供所述磁性層的外延生長(zhǎng)的含Mn層；和一與所述介質(zhì)靠近定位的以向所述介質(zhì)記錄和從所述介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)的磁性換能器。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于所述介質(zhì)還包括一配置在所述含Mn層與所述襯底之間的以促進(jìn)所述磁性層的外延生長(zhǎng)的底層。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于所述底層是由從Cr、CrV、CrMo、CrW、CrTi、NiAl、AlCo、FeAl、FeTi、CoFe、CoTi、CoHf、CoZr、NiTi、CuBe、CuZn、AlMn、AlRe、AgMg和Al2FeMn2組成的一組中選擇的材料構(gòu)成。
29.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于所述含Mn層由CrMn合金構(gòu)成。
30.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于所述介質(zhì)相對(duì)于所述換能器旋轉(zhuǎn)。
31.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于所述磁性層具有從所述含Mn層生長(zhǎng)的外延晶體結(jié)構(gòu)。
32.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于所述介質(zhì)的所述記錄磁性層包括具有晶界的晶粒；及所述含Mn層以有效的數(shù)量被配置來(lái)提供Mn向所述磁性層的晶界的擴(kuò)散。
33.一種制造在記錄襯底上的外延晶體Co或Co合金磁性層的方法，所述方法包括在襯底上沉積由Mn或固溶體Mn合金構(gòu)成的含Mn層以提供Co或Co合金磁性層的外延生長(zhǎng)；和在含Mn層上制造Co或Co合金磁性層。
34.如權(quán)利要求33的方法還包括促進(jìn)Mn從含Mn層向磁性層的層間擴(kuò)散的步驟。
35.如權(quán)利要求34的方法，其特征在于所述促進(jìn)步驟包括加熱含Mn層以促進(jìn)Mn從含Mn層向磁性層的層間擴(kuò)散。
36.如權(quán)利要求35的方法，其特征在于所述加熱步驟在所述制造磁性層的步驟期間進(jìn)行。
37.如權(quán)利要求33的方法，其特征在于所述沉積步驟還包括以有效數(shù)量來(lái)沉積含Mn層以促進(jìn)在含Mn層上的磁性層中的外延晶體結(jié)構(gòu)。
38.如權(quán)利要求33的方法，其特征在于所述沉積步驟還包括在襯底上沉積由CrMn合金構(gòu)成的含Mn層。
39.如權(quán)利要求38的方法，其特征在于所述沉積步驟還包括在襯底上沉積至少3nm厚的CrMn合金層。
40.如權(quán)利要求33的方法，其特征在于所述制造步驟還包括在足夠來(lái)產(chǎn)生Mn從含Mn層向磁性層部分的層間擴(kuò)散的溫度下沉積磁性層。
41.如權(quán)利要求39的方法，其特征在于所述沉積步驟還包括在至少250℃的溫度下濺射沉積磁性層。
42.如權(quán)利要求33的方法，還包括在含Mn層與磁性層之間插入中間層的步驟。
43.如權(quán)利要求33的方法，還包括在所述襯底上放置籽晶層的步驟。
44.如權(quán)利要求33的方法，還包括在含Mn層與襯底之間提供底層的步驟。
45.如權(quán)利要求44的方法，其特征在于所述提供步驟包括提供由從Cr、Cr合金和具有B2有序排列的結(jié)構(gòu)的和基本上與Cr相比擬的晶格常數(shù)的材料組成的一組中選出的材料構(gòu)成的底層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在襯底和磁性層之間加入含Mn層以提供具有提高的矯頑力和低噪音的介質(zhì)的磁記錄介質(zhì)。含Mn層可被裝在旋轉(zhuǎn)、傳送或靜態(tài)記錄介質(zhì)中以與用來(lái)讀出和記錄磁性數(shù)據(jù)的磁換能頭一起操作,也可用于其他應(yīng)用中。本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)優(yōu)選包括Co或Co合金膜磁性記錄層和優(yōu)選由配置在襯底和磁性層之間以促進(jìn)磁性層中外延晶體結(jié)構(gòu)的VMn,TiMn,MnZn,CrMnMo,CrMnW,CrMnV和CrMnTi最優(yōu)選是CrMn合金構(gòu)成的含Mn層。介質(zhì)還包括籽晶層優(yōu)選是用于縱向介質(zhì)的多晶MgO、底層和中間層。底層和中間層由配置在籽晶層和磁性層之間的具有A2結(jié)構(gòu)或B2有序排列晶體結(jié)構(gòu)的材料構(gòu)成。具有A2結(jié)構(gòu)的材料優(yōu)選為Cr或Cr合金,如CrV、CrMo、CrW和CrTi。具有與Cr基本上相比擬的晶格常數(shù)的B2有序排列結(jié)構(gòu)的材料如優(yōu)選從NiAl、AlCo、FeAl、FeTi、CoFe、CoTi、CoHf、CoZr、NiTi、CuBe、CuZn、AlMn、AlRe、AgMg和Al
文檔編號(hào)G11B5/738GK1260899SQ98806261
公開(kāi)日2000年7月19日 申請(qǐng)日期1998年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月22日
發(fā)明者D·N·林貝斯, L·－L·李, D·E·勞克林 申請(qǐng)人:卡內(nèi)基梅隆大學(xué)