垂直磁記錄介質(zhì)及磁存儲(chǔ)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種垂直磁記錄介質(zhì)及磁存儲(chǔ)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在用于HDD (Hard Disk Drive :硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器）等的磁記錄介質(zhì)的領(lǐng)域中，記錄密度 顯著持續(xù)提高。最近記錄密度正在以每年大約1.5倍以上的速率增加。用于提高記錄密度 的核心技術(shù)之一包括對(duì)磁頭與磁記錄介質(zhì)之間的滑動(dòng)接觸特性進(jìn)行控制的技術(shù)。
[0003] 另一方面，溫徹斯特（Winchester)式 HDD 采用 CSS (Contact Start Stop :接觸啟 動(dòng)停止）系統(tǒng)，在該CSS系統(tǒng)中磁頭從啟動(dòng)到結(jié)束的基本操作包括相對(duì)于磁記錄介質(zhì)的滑 動(dòng)接觸、浮起、及滑動(dòng)接觸。磁頭相對(duì)于磁記錄介質(zhì)的滑動(dòng)接觸是不可避免的，并包括發(fā)生 偶發(fā)的滑動(dòng)接觸的情況。
[0004] 因此，關(guān)于磁頭與磁記錄介質(zhì)之間摩擦的問(wèn)題是固有的需要解決的技術(shù)問(wèn)題。因 此，通過(guò)在磁記錄介質(zhì)的磁性層上形成保護(hù)層來(lái)提高磁記錄介質(zhì)的耐磨損性和耐滑動(dòng)接觸 性是確保磁記錄介質(zhì)可靠性的常用方法之一。
[0005] 關(guān)于保護(hù)層，已經(jīng)提出了各種材料。從易沉積、耐久性等觀點(diǎn)來(lái)看，保護(hù)層主要采 用碳。由于保護(hù)層的硬度、密度、摩擦動(dòng)態(tài)系數(shù)等參數(shù)如實(shí)地反映了磁記錄介質(zhì)的CSS特 性，因此這些參數(shù)是重要的參數(shù)。
[0006] 另一方面，為了提高磁記錄介質(zhì)的記錄密度或?yàn)榱颂岣邔?duì)于磁記錄介質(zhì)的讀寫(xiě)速 度，優(yōu)選降低磁頭的飛行高度或增加磁記錄介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)速度。因此，為了應(yīng)對(duì)與磁頭的偶發(fā) 接觸，要求保護(hù)層的耐滑動(dòng)接觸性和平坦性。另外，例如為了降低磁記錄介質(zhì)與磁頭之間的 空間損失并增加記錄密度，保護(hù)層優(yōu)選較薄、并要求為30A以下。
[0007] 另外，為了防止由于環(huán)境物質(zhì)在磁記錄介質(zhì)的磁性層上擴(kuò)散而產(chǎn)生的腐蝕，保護(hù) 層被要求具有耐腐蝕性。
[0008] 用于磁記錄介質(zhì)的保護(hù)層的碳層是通過(guò)派射、CVD(Chemical Vapor Deposition : 化學(xué)氣相沉積）、離子束沉積而形成。在厚度為IOOA以下的情況下，通過(guò)濺射形成的碳層會(huì) 具有不充分的耐久性。另外，通過(guò)CVD形成的碳層容易變成晶體狀并具有較差的表面光滑 度。此外，當(dāng)通過(guò)CVD形成的碳層的較薄時(shí)，磁記錄介質(zhì)的表面的覆蓋率變差，并且會(huì)發(fā)生 磁記錄介質(zhì)的腐蝕。另一方面，與濺射及CVD相比，離子束沉積能形成具有較高硬度及較高 表面光滑度的稠密碳層。
[0009] 可用于保護(hù)層的已知硬碳層具有金剛石層和DLC(Diamond-Like Carbon :類(lèi)金剛 石）層。通常，金剛石層是具有大約100%的金剛石結(jié)合的晶體層。DLC層可以是非晶質(zhì)的 硬碳層，因此有時(shí)被稱(chēng)為非晶碳層。用于磁記錄介質(zhì)的保護(hù)層的碳層需要具有較高的表面 光滑度，由此，一般不使用結(jié)晶金剛石層，使用DLC層（非晶碳層）。特別是由于其得到的 較高的表面光滑度，優(yōu)選將氫化DLC層（含氫DLC層（非晶碳層））用于磁記錄介質(zhì)的保護(hù) 層。
[0010] 例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2013-101742號(hào)提出了一種具有多個(gè)層的磁記錄介 質(zhì)，該多個(gè)層包括多個(gè)磁性顆粒及形成在磁性顆粒上的石墨碳。石墨碳可以采用包括石墨、 石墨烯（石墨的單原子層）、納米管（卷繞成筒狀的石墨烯片）、富勒烯（被卷繞成球等封 閉形狀的石墨烯片）等各種形式。
[0011] 例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2013-536141號(hào)提出了一種在硬盤(pán)中使用的FePt/石 墨稀結(jié)構(gòu)。
[0012] 對(duì)于改善磁記錄介質(zhì)的保護(hù)層的研究一直在繼續(xù)。目前，一種氫化非晶碳層被普 遍用于磁記錄介質(zhì)的保護(hù)層。氫化非晶碳層具有較高的表面光滑度及相對(duì)高的硬度。另一 方面，由于氫化非晶碳層具有非晶結(jié)構(gòu)，因此其層特性存在差異，并且耐磨擦性、耐滑動(dòng)接 觸性、耐腐蝕性會(huì)因沉積條件而變化。此外，由于氫化非晶碳層的表面基本上是防水的，因 此難以在氫化非晶碳層上涂布潤(rùn)滑劑。因此，氫化非晶碳層的表面需要通過(guò)氮化、氧化等來(lái) 進(jìn)行改性，因此變得難以降低保護(hù)層的厚度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的實(shí)施例可以提供一種垂直磁記錄介質(zhì)及磁存儲(chǔ)裝置，其具有令人滿意的 耐磨擦性、耐滑動(dòng)接觸性、及耐腐蝕性。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種垂直磁記錄介質(zhì)，包括：非磁性襯底；垂直磁性 層，其設(shè)在所述非磁性襯底的上方；以及保護(hù)層，其設(shè)在所述垂直磁性層上，其中，所述垂直 磁性層具有六角密積結(jié)構(gòu)、并包括多個(gè)堆疊的層，該多個(gè)堆疊的層具有相對(duì)于所述非磁性 襯底的表面平行取向的（0002)晶面，所述垂直磁性層的多個(gè)堆疊的層中的最上層包括多 晶體晶粒，所述多晶體晶粒選自CoCr基合金、CoPt基合金、CoCrPt基合金、及CoPtCr基合 金構(gòu)成的組，所述保護(hù)層與所述垂直磁性層的所述最上層接觸，并且所述保護(hù)層包括單一 石墨烯層或石墨烯層疊體、以及非晶碳層，所述單一石墨烯層或所述石墨烯層疊體與所述 多晶體晶粒的（0002)晶面平行結(jié)合。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是表不本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的垂直磁記錄介質(zhì)的例子的剖面圖。
[0016] 圖2是表示圖1所示的保護(hù)層的拉曼光譜的例子的圖。
[0017] 圖3是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的磁存儲(chǔ)裝置的例子的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)及磁存儲(chǔ)裝置的實(shí)施方式及實(shí)施例 進(jìn)行說(shuō)明。
[0019] 圖1是表不本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的垂直磁記錄介質(zhì)的例子的剖面圖。圖1所不的 垂直磁記錄介質(zhì)31包括非磁性襯底20。在非磁性襯底20的兩個(gè)表面上依次堆疊軟磁性層 21、中間層22、垂直磁性層23、保護(hù)層24、及潤(rùn)滑劑層25。
[0020] 中間層22可以為非磁性的，也可以為磁性的（鐵磁性的）。
[0021] 垂直磁性層23具有易磁化的軸，該軸主要相對(duì)于非磁性襯底20的表面垂直取向。 此外，垂直磁性層23具有hep (hexagonal close packed:六角密積結(jié)構(gòu)），并包括多個(gè)堆疊 的層，該多個(gè)堆疊的層具有相對(duì)于非磁性襯底20的表面平行取向的（0002)晶面。垂直磁 性層的多個(gè)堆疊的層中的最上層包括多晶體晶粒，并且多晶體晶粒選自包括CoCr基合金、 CoPt基合金、CoCrPt基合金、及CoPtCr基合金的組。
[0022] CoCrPt基合金具有Cr含量大于Pt含量的組成比。另一方面，CoPtCr基合金具有 Pt含量大于Cr含量的組成比。
[0023] 保護(hù)層24與垂直磁性層23的最上層接觸，并且保護(hù)層24包括單一石墨烯層或石 墨烯層疊體（石墨烯多層）、以及非晶碳層。單一石墨烯層或所述石墨烯層疊體與多晶體晶 粒的（0002)晶面平行結(jié)合。該結(jié)構(gòu)能夠由下述的拉曼光譜確定。
[0024] 通常，石墨烯以600°C或更高的溫度沉積，并且難以將石墨烯的沉積用于磁記錄介 質(zhì)的制造過(guò)程。此外，類(lèi)似于石墨烯，石墨烯層疊體具有剝離性。
[0025] 然而，由于垂直磁性層23的最上層中所包括的多晶體晶粒具有催化活性，因此包 含單一石墨烯層或石墨烯層疊體的保護(hù)層24能夠以450°C或更低的溫度沉積。此外，由于 保護(hù)層24除了包括單一石墨烯層或石墨烯層疊體之外還包括非晶碳層，因此能夠減少石 墨烯層疊體的剝離。
[0026] CoCr基合金的Cr含量?jī)?yōu)選14原子％至24原子％。CoPt基合金的Pt含量?jī)?yōu)選 8原子％至22原子％。CoCrPt基合金的Cr含量?jī)?yōu)選14原子％至24原子％，并且CoCrPt 基合金Pt含量?jī)?yōu)選8原子％至22原子％。CoPtCr基合金的Pt含量?jī)?yōu)選8原子％至22原 子％，并且CoPtCr基合金的Cr含量?jī)?yōu)選7原子％至21原子％。
[0027] CoCr基合金、CoPt基合金、CoCrPt基合金、及CoPtCr基合金可分別包含選自包括 B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Re及Mn的組的一種或更多的添加元素。此時(shí)，一種或 更多的添加元素的總含量?jī)?yōu)選在1原子％至10原子％的范圍內(nèi)。
[0028] 圖2是表示圖1所示的保護(hù)層24的拉曼光譜的例子的圖。圖2還示出了非晶碳 層（包含氫的DLC層）的拉曼光譜。在圖2中，縱軸表示散射強(qiáng)度（任意單位），橫軸表示 拉曼位移（cm》。
[0029] 在保護(hù)層24的拉曼光譜中觀察到與1585cm 1附近的單一石墨烯層或石墨烯層疊 體的Sp2結(jié)合的伸縮振動(dòng)相關(guān)的G帶、與2700cm 1附近單一石墨稀層或石墨稀層疊體的6元 環(huán)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相關(guān)的2D帶、及與1350cm 1附近的石墨烯的非晶化相關(guān)的D帶。換言之，G帶 及2D帶表示在保護(hù)層24的拉曼光譜中觀察到單一石墨烯層或石墨烯層疊體的存在，還觀 察到D帶、及與D帶和G帶重疊的寬峰。這表明，保護(hù)層24包括單一石墨烯層或石墨烯層 疊體，并且單一石墨烯層或石墨烯層疊體與形成垂直磁性層23的多晶體晶粒的（0002)晶 面平行結(jié)合。