根据表示在先有技术中一种普通垂直磁性记录介质100的主要元 素的配置的图1，现在将描述一种磁性记录材料的一个例子。如图1 中所示，例如，垂直磁性记录介质100具有这样一种结构：通过把一 个由镍铁等组成的软磁底层102、一个为晶体控制安装的由铬(Cr)和 钛(Ti)等组成的晶体控制层103、一个由包含诸如钴铬(Co-Cr)等之类 的钴的合金组成的并在其中执行磁性记录的垂直磁性记录层104、及 一个由硬DLC(金刚石状碳)等组成的保护层105，按顺序从底部，层 叠在由铝等组成的一个非磁性基片101上形成。
这里，底层102是一个为改进记录灵敏度安装的层，并且该层对 于垂直磁性记录介质100不是一个必需的层。而且，为了改进良好的 结晶和粘结，在相应磁性层的膜形成之前，可以形成一个由铬或钛等 组成的层。
在垂直磁性记录介质100中，为了高密度记录和噪声级减小的实 现，需要在垂直磁性记录层104中磁性颗粒直径的小型化和均匀化及 磁性颗粒之间的磁性相互作用的消除(隔离)等，并且对于它们进行各 种研究。
已知在在垂直磁性记录层104中进行磁性颗粒直径的小型化和均 匀化及磁性颗粒之间的磁性相互作用的消除时，记录磁化由热而失稳。 因此，需要一种产生具有大垂直矫磁力Hc的垂直磁性记录介质100 的结构。
然而，在先有技术中的垂直磁性记录介质100中，垂直矫磁力Hc 也由引起温度升高的热量而减小。
现在将详细的描述热量的这种影响。由于在垂直磁性记录介质中 执行记录和读(再现)，所以这样设计它，从而具有例如近似2800Oe 作为在其中允许磁性记录的范围内的最大垂直矫磁力Hc。
图2表示关于在先有技术中的普通垂直磁性记录介质在温度(℃) 与垂直矫磁力(Hc)之间的关系。如在图中清楚表明的那样，垂直矫磁 力随温度升高而减小。因此认识到，垂直磁性记录介质的记录磁化因 温度升高而失稳。
而且，图3表示关于通过从图1表示的垂直磁性记录介质100除 去底层102产生的垂直磁性记录介质在一定温度下残余磁化Mr随时 间的变化。这里，竖轴表示相对变化，条件是在来自早期阶段中的垂 直磁性记录层104在垂直方向上的残余磁化Mr是一。当把测量开始 之后一秒定义为时间标准，并且外推得到的数据时，显示随时间变化 的外观。填充三角形指示在室温RT(近似25℃)下，而填充圆点指示 在假定是垂直磁性记录介质的保证温度的75℃下。虚线指示用来保 持垂直磁性记录介质的功能的温度容限。
如在图3中清楚表明的那样，尽管残余磁化Mr在室温下几乎不 减小，并且没有问题，但在75℃下磁化的减小变得显著，并且下降 到容限下面。
如上所述在介质中由温度升高或热量引起的磁化减小，是一种称 作热波动磁性后效应或热磁松驰的现象。
就是说，在一个单磁畴中的磁性颗粒内的磁化是稳定的，从而由 各向异性能量表示的各种磁能量在较低温度下最小化。磁化的这样一 种状况在概念上像一种在其中使由磁障ΔE包围的内部稳定的状况。而 且，知道当温度升高时把能量添加到磁化自旋作为热能，并且当热能 kT(k是波尔兹曼常数)大于能障ΔE时，磁化进入一种无序状态。
然而，根据统计力学，即使热能没有如此之大，热能kT也可能 随机地超过磁能障ΔE。热能越大，热能障ΔE越小，并且过去时间越 长，概率增大得越多。通常，如果温度是常数，则磁能障ΔE和热能 kT近似是常数。因此，就借助于磁性记录指向一个方向的磁化自旋而 言，在随机状态下的磁化自旋随时间增大。因此，似乎磁化随时间减 小。这是一种称作热能松驰的现象。
在垂直磁性记录介质的情况下，当考虑该现象的影响时，磁能障 ΔE强烈地取决于沿垂直方向的垂直矫磁力Hc，并且垂直矫磁力Hc 越高，磁能障ΔE越高。
在以前描述的在先有技术中的垂直磁性记录介质中，由于在磁性 记录介质驱动器内的温度升高，所以不仅热能kT增大，而且取决于 垂直矫磁力Hc的磁能障ΔE由于垂直矫磁力的减小而减小，并且热能 松驰现象在较高温度下很容易发生。
如从以前说明清楚看到的那样，在先有技术中的垂直磁性记录介 质100中，在垂直磁性记录层104中的垂直矫磁力Hc随引起温度升 高的热量减小，从而磁化状况失稳。那么，由热量引起的矫磁力的这 种减小对于另一种磁性记录方法的磁性记录介质也是有问题的。
本发明的公开
因此，本发明的一个目的在于，提供一种能够使用一种磁性材料 获得高密度的磁性记录介质，这种磁性材料通过在记录磁性层中的矫 磁力随温度升高的增大而热稳定。
该目的能通过一种包括一个在其中执行磁性记录的记录磁性层的 磁性记录介质实现，其中：所述磁性记录层包括N型铁氧体磁体材料； 所述N型铁氧体磁体材料包括一种非晶态合金，所述非晶态合金包括 从稀土元素中选择的至少一种元素和从过渡金属元素中选择的至少一 种元素；以及所述从稀土元素中选择的至少一种元素对所述从过渡金 属元素中选择的至少一种元素的组成比例被调整，使得所述N型铁氧 体磁体材料的补偿温度高于在其中实际使用所述磁性记录层的操作温 度范围。
在上述发明中，磁性记录介质用在磁性记录介质驱动器中，并且 当在驱动器内的温度升高时，在记录磁性层中的矫磁力相应地增大。 因此，在记录磁性层中的矫磁力随温度升高而增大以稳定记录磁化， 这与先有技术相反。因此，能实现记录磁性层的小型化和均匀化，并 且能提供一种高密度磁性记录介质。
在本说明书中，操作温度是在其下磁性记录介质用在磁性记录介 质驱动器中的温度。假定的操作温度范围是不同的，取决于在其中使 用磁性记录介质的环境。例如，当磁性记录介质驱动器用在其中假定 室温是15至30℃的环境中时，有这样一种可能性：在驱动器内的温 度升高到约70至约80℃，因为该室温是一个下限。因此，在以上情 况下，从磁性记录介质驱动器开始时的室温至在驱动期间的较高温度 的温度范围，例如15℃至80℃，是磁性记录介质的操作温度范围。
这里，温度范围的上限一般叫做关于保证在磁性记录材料在较高 温度下用于磁性记录介质驱动器中时的(保持记录磁化)功能的保证温 度。类似地，当假定磁性记录介质用在较低温度下的环境中时，在低 温时的保证温度可以定义为操作温度的下限。
而且，该目的能通过一种包括一个在其中执行磁性记录的记录磁 性层的磁性记录介质实现，其中记录磁性层包括一种N型铁氧体磁体 材料，并且使N型铁氧体磁体材料的补偿温度高于在其中使用磁性记 录介质的操作温度范围。
在上述发明中，在其下使用磁性记录介质的操作温度低于补偿温 度Tcomp，然而，当在磁性记录介质驱动器内的温度升高时，操作温 度接近补偿温度Tcomp。在这种补偿温度Tcomp下，记录磁性层的矫 磁力由于N型铁氧体磁体材料的性质而变得无限大。因此，操作温度 升高得越多和越接近补偿温度Tcomp，矫磁力变得越强。
由于矫磁力随温度升高变强，所以能稳定地保持记录磁化。因此， 变得有可能使记录磁性层小型化和均匀化，或者消除在磁性颗粒之间 的磁性相互作用以提供一种高密度磁性记录介质。
然后，当N型铁氧体磁体材料具有包括一种非晶态合金的结构， 其中将从包括钆(Gd)、铽(Tb)、钕(Nd)、镨(Pr)、镝(Dy)、钬(Ho)和铒 (Er)的稀土元素系列选择的至少一种、和从包括铁(Fe)、钴(Co)和镍(Ni) 的过渡金属元素族选择的至少一种相组合时，能形成一种使用优选的 垂直磁性记录方法的磁性记录介质。
这里，通过适当组合稀土元素和过渡金属元素，能设计多种N型 铁氧体磁体材料，从而记录磁性层的垂直矫磁力Hc随温度升高变得 更强。而且，尽管应该进行适当的选择，以便得到满足必需条件的N 型铁氧体磁体材料，但最好钆和铽的至少一个应该从稀土元素系列中 选出，而铁和钴的至少一个应该从过渡金属元素族中选出。
然后，能使N型铁氧体磁体材料具有一种具有稀土元素的某种成 分比例的结构，从而使补偿温度高于操作温度范围。N型铁氧体磁体 材料的补偿温度Tcomp能通过调节成分改变，并且当稀土元素的成分 比例较高时，能使补偿温度Tcomp高于在其下使用垂直磁性记录介质 的操作温度。
这里，根据本发明的磁性记录介质的操作温度能设置在0℃至 80℃下。如上所述，操作温度是在其下磁性记录介质能用在磁性记录 介质驱动器内的温度。考虑到在其中使用磁性记录介质的环境，适当 设置操作温度范围。有一种低或高温度侧的设置、或一种操作温度范 围宽度的设置等。一般地，从认为是下限侧的保证温度的0℃至认为 是上限侧的保证温度的80℃是最宽的操作温度范围，并且当设计磁 性记录介质时，操作温度范围在该最宽操作温度范围内决定。然后， 补偿温度应该高于这里设置的操作温度范围。
而且，本发明还提供一种磁性记录介质驱动器，包括：一个磁性 记录介质，包括一个在其中执行磁性记录的记录磁性层，以及一个磁 阻头，用于将信息记录到所述磁性记录介质和从所述磁性记录介质重 现信息，其中：所述磁性记录层包括N型铁氧体磁体材料；所述N型 铁氧体磁体材料包括一种非晶态合金，所述非晶态合金包括从稀土元 素中选择的至少一种元素和从过渡金属元素中选择的至少一种元素； 以及所述从稀土元素中选择的至少一种元素对所述从过渡金属元素中 选择的至少一种元素的组成比例被调整，使得所述N型铁氧体磁体材 料的补偿温度高于在其中实际使用所述磁性记录层的操作温度范围。 由于包括其中在记录磁性层中的矫磁力随温度升高而增大的磁性记录 介质，并且这种介质能借助于高灵敏度磁阻头进行读取，所以能准确 和灵敏地再现磁性记录信息。
附图的简要描述
图1表示在先有技术中一种普通垂直磁性记录介质的主要元素的 配置；
图2表示关于在先有技术中一种常规普通垂直磁性记录介质在温 度(℃)与垂直矫磁力Hc(Oe)之间的关系；
图3表示关于通过从图1中表示的垂直磁性记录介质除去底层产 生的垂直磁性记录介质在一定温度下残余磁化Mr随时间的变化；
图4表示对其应用本发明的一种垂直磁性记录介质的示意配置；
图5表示关于N型铁氧体磁体材料在温度与垂直矫磁力Hc之间 和在温度与残余磁化Ms之间的关系；
图6表明N型铁氧体磁体材料对垂直矫磁力的温度依赖性；
图7表示关于N型铁氧体磁体材料在一种稀土E的成分与补偿温 度Tcomp或居里温度Tc之间的关系；
图8表示在本发明实施例中的一般垂直磁性记录介质的示意配 置；及
图9表示在实施例中安装一种垂直磁性记录介质的一种磁性记录 介质驱动器的示意配置。
实施本发明的最好模式
根据下面的附图将详细表明本发明的内容。这里，尽管本发明是 一种对于在其上借助于包括垂直磁性记录方法的各种记录方法进行记 录的磁性记录介质有效的技术，但下面将关于一种垂直磁性记录介质 的一个实施例表示为一个最佳实施例。
图4表示对其应用本发明的一种垂直磁性记录介质10的示意配 置。
关于垂直磁性记录介质10，能采用由铝合金等组成的一个非磁性 基片11。基片材料不限于铝合金等，而是另外可以采用诸如玻璃等之 类的陶瓷材料、或诸如聚碳酸酯等之类的有机材料。
在基片11上，可以形成一个包括诸如钴-锆-铌(Co-Zr-Nb)、镍-铁 (Ni-Ir)、铁-钽-碳(Fe-Ta-C)、或铁-硅-铝(Fe-Si-Al)等之类的软磁性材料 的底层12。该底层12用例如200nm至1000nm的层厚度形成。关于 这种软磁性材料，另外，能类似地采用一种钴基、铁基或镍基合金。
通过建立该底层12，能改进垂直磁性记录介质10的记录灵敏度。 然而，底层12作为构成垂直磁性记录介质10的一个层不是必需的， 并且可以省略。
在底层12上，一个垂直磁性记录层14形成为由N型铁氧体磁体 材料组成的、在其中进行垂直磁性记录的一个记录磁性层。这种N型 铁氧体磁体材料是一种在其中一种稀土元素和一种过渡金属元素相组 合的非晶态合金。关于稀土元素，能采用钆、铽、钕、镨、镝、钬和 铒。而且，关于过渡金属元素，能采用铁、钴和镍。尽管非晶态合金 能通过从稀土元素和过渡金属元素中适当地选择而形成，但最好选择 和包含来自过渡金属元素族的铁或钴和来自稀土元素族的铽和钆。
根据本发明的一种N型铁氧体磁体材料这样设置，从而补偿温度 Tcomp高于垂直磁性记录介质的操作温度范围。为此目的，进行调节， 从而稀土元素的成分比例变高。补偿温度Tcomp能通过调节N型铁氧 体磁体材料的成分改变。明确地说，当增大稀土元素的成分比例时， 能进行设置，从而补偿温度Tcomp高于操作温度范围，并且能使在记 录磁性层中的垂直矫磁力Hc随温度升高而增大。
在垂直磁性记录层14上，形成一个由DLC或钇-二氧化硅(Y-SiO2) 等组成的保护层15。
这里，现在将详细描述N型铁氧体磁体材料的性质。图5表示关 于N型铁氧体磁体材料在温度T与垂直矫磁力Hc之间和在温度T与 残余磁化Ms之间的关系。
一种N型铁氧体磁体材料是一种非晶态合金，其中诸如上述的铽 等之类的一种稀土元素和诸如铁等之类的一种过渡金属元素键合成处 于逆平行(铁)状态。这种N型铁氧体磁体材料具有在其下材料成为非 磁性的居里温度Tc、和低于该居里温度的补偿温度Tcomp。尽管省略 理论解释，但在该补偿温度Tcomp下，两个彼此相反的磁化值变得相 等，并且磁化(Ms)明显消失，从而垂直矫磁力Hc发散成无限大。那 么，在该补偿温度Tcomp以上，垂直矫磁力Hc随着接近居里温度时 减小，并且该力在居里温度下成为零。
顺便说明，在先有技术中，具有上述性质的N型铁氧体磁体材料 一般被用作一种磁光记录材料。对于这种磁光记录材料要求的性质在 于，当材料借助于激光辐射加热时矫磁力Hc低得足以靠近零，使得 对于磁光记录材料的磁性记录能够实现。如参照图5表明的那样，有 一个X侧区域，其中当温度通过加热升高时矫磁力Hc减小。在磁光 记录材料的情况下，N型铁氧体磁体材料已经这样设计，从而垂直磁 性记录介质的操作温度范围存在于该区域X内。关于被设计成使补偿 温度Tcomp接近室温(或在操作温度范围的下限处的温度)的N型铁氧 体磁体材料，在记录磁性层中的垂直矫磁力能随该材料用在磁性记录 介质驱动器中时的温度升高而减小。就是说，在磁光材料中，已经使 用其垂直矫磁力Hc随温度升高而减小的N型铁氧体磁体材料的一种 性质。
然而，在本发明中，把垂直磁性记录介质的操作温度设置在图5 中所示的一个区域Y、或一个其中N型铁氧体磁体材料的性质与用在 磁光记录材料中的情形相反的区域内。在本发明中，在其中使用垂直 磁性记录介质的温度范围内，垂直矫磁力Hc随温度升高而增大。然 后，N型铁氧体磁体材料的补偿温度Tcomp高于温度范围Y。例如， 当可以保证垂直磁性记录介质的功能的保证温度是约70℃时，如果使 补偿温度Tcomp高于70℃，则介质处于这样一种状态，其中在操作 温度范围内垂直矫磁力Hc随温度升高而增大。
当把在N型铁氧体磁体材料中的稀土元素的成分比例调高时，能 设置补偿温度Tcomp。在根据本发明的N型铁氧体磁体材料中，稀土 元素的成分比例高于常规用在磁光记录材料中的N型铁氧体磁体材料 的。尽管在先有技术中用在磁光记录材料中的铽-铁-钴(Tb-Fe-Co)中， 铽的成分比例是约24％，但在本发明的情况下，铽的成分比例例如是 约28％，从而稀土元素的成分比例较高。
图6表明N型铁氧体磁体材料对垂直矫磁力的温度依赖性。对于 铽-铁-钴(Tb-Ir-Co)膜和钆-铽-铁-钴(Gd-Tb-Ir-Co)膜的每一个，表示了 一种其中稀土元素的成分比例较高如27％的稀土丰富状态、和一种其 中过渡金属元素较多而稀土元素的成分比例较低如15％的过渡金属丰 富状态。就过渡金属丰富的一种而论，垂直矫磁力Hc随温度升高单 调地减小。另一方面，就稀土丰富的一种而论，能确认垂直矫磁力Hc 随温度从约15℃升高而增大的性质，该性质包括在垂直磁性记录介质 的操作温度范围的较低侧。
因此，有可能选择表明在这里的、其中稀土元素的成分比例为约 27％的稀土丰富的铽-铁-钴膜和钆-铽-铁-钴膜，作为用在根据本发明 的垂直磁性记录层14中的磁性材料之一。
这里，在图6的情况下，对于钆-铽-铁-钴膜，补偿温度Tcomp是 约15℃，而对于另一个铽-铁-钴膜，补偿温度Tcomp是约75℃，因 为对于垂直磁性记录介质的保证温度而言高于70℃一般认为是最佳 的，所以在该例子中，铽-铁-钴膜优选作为用在垂直磁性记录层14中 的N型铁氧体磁体材料。
图7表示关于N型铁氧体磁体材料在一种稀土E(钆、铽、镝、钬 和铒)的成分与补偿温度Tcomp或居里温度Tc之间的关系。居里温度 用虚线指示。在钆-铁和铽-铁中，当稀土元素的成分比例增大时，能 实现超过100℃的居里温度Tc。
而且，补偿温度Tcomp用实线指示。当在钆-铁、铽-铁及镝-铁中 的稀土元素的成分高于0.25(25％的成分比例)时，能设置等于或大于 0℃的补偿温度Tcomp。当希望把垂直磁性记录介质的操作温度范围 设置在例如20至70℃时，能确认应该调节稀土元素的成分，从而补 偿温度Tcomp成为约70℃。
考虑到上述的详细观点生产一种其实施例的示意配置表示在图8 中的垂直磁性记录介质20。
具有3.5英寸直径和0.8mm膜厚度的一块铝板用作垂直磁性记录 介质20的一个基片21。根据本实施例的垂直磁性记录介质20具有一 种单磁性层配置，这种配置没有以前表示在图4中的基本垂直磁性记 录介质10的软磁性底层12。
一种垂直磁性记录介质24由稀土丰富的铽-铁-钴(Tb29-Fe60-Co11， 数字值指示原子％)形成，具有约40nm厚度。这里，为了防止铽-铁- 钴氧化，形成一种夹层结构，从而介质用氮化硅(SiN)夹持。明确地说， 在铝基片21上形成30nm的氮化硅作为下侧保护层22，铽-铁-钴 (Tb29-Fe60-Co11)形成于其上，再上面是作为一个上侧保护层25的7nm 的氮化硅。然后，作为碳基保护层26的约3nm的DLC形成，以形 成成品垂直磁性记录介质20。一种氟基润滑剂涂敷在垂直磁性记录介 质20上。
尽管垂直磁性记录介质24的垂直矫磁力Hc在室温(约25℃)下是 约2800Oe，该力在65℃下增大到约3400Oe。
垂直磁性记录介质20能通过一种使用磁控管溅射设备的溅射方 法生产。不用加热基片21，下侧保护层22、垂直磁性记录介质24、 上侧保护层25及碳基保护层26的膜可以按顺序形成。这里，氩(Ar) 用在溅射中。然而，当形成作为下侧保护层22和上侧保护层25的氮 化物膜时，同时引入氮气(N2)以执行活性溅射。
因此，为了估计垂直磁性记录介质20的记录和再现性能，把介质 安装在图9中表示的一种磁性记录介质驱动器50上，并且使用。磁性 记录介质驱动器50带有一个合并型大磁阻(GMR)头40，用于对垂直 磁性记录介质20进行垂直磁性记录和从其再现。根据本实施例的垂直 磁性记录介质20作为硬盘安装在磁性记录介质驱动器50上，并且使 得能够转动。磁性记录和再现操作由在一定浮动量下、面对着硬盘20 的一个表面的合并型磁头40执行。合并型磁头40固定在设置在一个 臂70上的一个滑块71的前端处。为了定位合并型磁头40，采用一种 其中组合了一个正常移动机构和一个电磁小幅度移动机构的两级移动 机构。
这里，在合并型磁头40中，在用来记录的磁极之间的磁道宽度是 约0.6μm，而缝隙长度是约0.2μm，而且用于再现的GMR的磁道宽 度是约0.45μm，而缝隙长度是约0.12μm。而且，垂直磁性记录介质 20的旋转频率设置在4800rpm下。
在室温(约25℃)下，当记录一个300kFCI(每英寸的磁通变化)的 信号时，S/N比(信噪比)是21dB。在这时的记录电流Iw是20mA， 并且重写性能(O/W)指示等于或小-40dB的良好值。而且，当在记录 后过去3小时时，S/N比是20.8dB，并且没有观察到记录标记的衰减。
其次，在用来估计记录和再现性能的机器中的磁头周围保持在约 65℃，并且执行记录和再现。当记录一个300kFCI的信号时，S/N比 是21.4dB。当使记录电流Iw是30mA时，O/W性能指示好于-40dB 的一个值。这里，关于为什么S/N比变得好于在普通温度下记录的情 形的原因，那是因为垂直磁性记录层24的垂直矫磁力Hc的增大。而 且，当在记录之后过去3小时时，S/N比是21.4dB，并且没有观察到 记录标记的衰减。
如从以上描述明白的那样，即使根据该实施例的垂直磁性记录介 质20处于高温下，矫磁力也不会减小而是相反地增大。因此，通过记 录磁性层的小型化和均匀化或通过在磁性颗粒之间的磁性相互作用的 消除能实现高密度。使用这样的垂直磁性记录介质20的磁性记录介质 驱动器50是一个能够灵敏记录和再现磁性信息的设备。
尽管根据本发明的最佳实施例在以上表明，但本发明不限于这个 具体的实施例，而在权利要求书中描述的本发明的范围内能进行各种 变更和修改。
与实施例无关，可用于垂直磁性记录材料的N型铁氧体磁体材料 是一种非晶态合金，其中一种稀土元素和一种过渡金属元素相组合。 应该通过适当地组合作为一种稀土元素的钆、铽、钕、镨、镝、钬和 铒和作为一种过渡金属元素的铁、钴和镍，设计出一种其中在打算用 于垂直磁性记录介质的温度范围内垂直矫磁力Hc随温度升高而增大 的非晶态合金。
而且，尽管使用一种垂直磁性记录方法的磁性记录介质已经表明 在实施例中，但不限于此，本发明也能类似地应用于使用另一种磁性 记录方法的磁性记录介质。