在玻璃基板上生长具有(001)纹理的FePt颗粒介质的导电底层

摘要

一种垂直磁性记录介质，包括：基板；在基板顶部上以第一取向沉积的缓冲层；缓冲层顶部上以第二取向沉积的底层，该底层包括导电氧化物；以及磁性记录层，其沉积在底层的顶部上并具有与其表面基本上垂直的磁性各向异性的轴线。

说明书

技术领域

本发明一般涉及磁阻性读取器装置，并且具体地，涉及在玻璃基 板上生长具有(001)纹理的FePt颗粒介质的导电底层。

背景技术

由于L10^-FePt相(～7×107erg/cc)的高磁晶各向异性，FePt颗粒 薄膜被认为是用于超过1Tbits/in²的超高密度垂直记录介质的合适候 选物。由于高Ku介质具有高Hc(比目前的磁头场更大)，所以热辅 助的磁记录(HAMR)被提议为下一代磁记录技术。由于FePt的Ku， 其是用于HAMR介质的其中一种候选物。为将FePt用作HAMR介质， FePt纳米颗粒应当具有(001)取向。目前，MgO(001)底层被广泛 用于在(001)方向上生长FePt。虽然MgO(001)底层用作合适的底 层，但是其仍具有诸如低沉积率、差的导热率、高电气绝缘和MgO 灰尘产物等一些缺点。

发明内容

本公开的各种实施例通过提供一种垂直磁性记录介质来克服上述 限制，该介质的特征在于使用MgTiO_x底层替代MgO。由于MgTiO_x导 电(即低电阻率)，所以直流(DC)溅射能够用于实现增加的溅射率。 另一方面，MgO具有高电阻率，因此需要射频(RF)溅射。此外， MgTiO_x底层较便宜，并且能够承受比MgO底层更高的温度。

根据一些实施例，一种垂直磁性记录介质包括：基板；缓冲层，其 以第一取向沉积在基板顶部上；底层，其以第二取向沉积在缓冲层顶部 上，该底层包括导电氧化物；以及磁性记录层，其沉积在底层顶部上， 并具有与其表面基本上垂直的磁性各向异性的轴线。在一些结构中，氧 化物是包括Mg和选自由Ti、Zr和Hf组成的组中的一种或更多种元素 的合金氧化物。在一个实施例中，氧化物包括5和35原子百分比之间的 Mg。在另一个实施例中，氧化物包括15和25原子百分比之间的Mg。 以举例的方式，氧化物可包括MgTiO_x、MgTiO₂、MgZrO₃或MgHfO。

根据另一个实施例，上述垂直记录介质也可包括沉积在基板顶部上 的第二缓冲层，其中第二缓冲层包括NiTa。NiTa能够通过DC溅射沉 积在基板上。在一个实施方式中，缓冲层可包括以(200)取向沉积的 Cr。以举例的方式，Cr能够通过DC溅射的方式沉积。底层可以通过例 如DC溅射的方式以(001)取向沉积在缓冲层上。磁性记录层能够包 括FePtAgC，并且可以通过DC共溅射(co-sputtering)的方式沉积在 底层上。

附加实施例针对制造垂直磁性记录介质的方法，包括在基板上沉积 缓冲层；在缓冲层上方沉积底层(底层包括导电氧化物)；加热基板 和沉积层；以及在底层上方沉积磁性记录层。氧化物能够是包括Mg 和选自由Ti、Zr和Hf组成的组中的一种或更多种元素的合金氧化物。 在一些实施例中，氧化物可以包括5和35原子百分比之间的Mg。在另 一些实施例中，氧化物可以包括15和25原子百分比之间的Mg。该方法 可以进一步包括在基板上沉积第二缓冲层，并且在沉积缓冲层之前修改 第二缓冲层的顶表面。以举例的方式，修改顶表面包括引入氧气达预 定时间量，并且允许顶表面以(200)取向生长Cr。

根据一些实施例，在用于制造垂直磁性记录介质的上述方法中，氧 化物可包括MgTiO_x。以举例的方式，氧化物能够是MgTiO₂。在另一些 实施例中，氧化物包括MgZrO₃。在进一步实施例中，氧化物是MgHfO。 根据一些实施例，沉积缓冲层的步骤可以包括以(200)取向在第一缓 冲层上沉积Cr。此外，沉积磁性记录层的步骤可包括通过DC共溅射 的方式在底层上沉积FePtAgC。

应理解的是，本发明的前述发明内容和以下的具体实施方式两者 是示例性和说明性的，并且旨在提供如所要求保护的本发明的进一步 解释。

附图说明

包括附图在内，提供本发明的进一步理解，并且附图被纳入本文 并构成本说明书的一部分，其示出了本发明的实施例，并且连同描述 一起用作解释本发明的原理。

图1(现有技术)是示出具有MgO底层的(Fe₅₀Pt₅₀)₉₀Ag₁₀-C_Vol33％的XRD图案的XRD显微图片。

图2是示出NiTa/Cr/MgTiO_x底层的XRD图案的XRD显微图片。

图3是示出Cr中间层的XRD图案的XRD显微图片。

图4是示出具有NiTa/氧化物/Cr堆的样本的XRD图案的XRD显微 图片。

图5是示出MgTiO_x底层上的(Fe₅₀Pt₅₀)₉₀Ag₁₀-C_Vol33％的XRD图案 的XRD显微图片。

图6是示出MgTiO_x底层上的(Fe₅₀Pt₅₀)₉₀Ag₁₀-C_Vol33％的面内(红色) 和面外(黑色)的磁性曲线的图表。

图7和图8分别是MgTiO_x底层上的(Fe₅₀Pt₅₀)₉₀Ag₁₀-C_Vol33％的面外 和面内TEM显微图片。

图9和图10分别是MgTiO_x底层上的Fe₅₀Pt₅₀的XRD和磁性显微图 片。

图11是MgTiO_x底层上的Fe₅₀Pt₅₀的面外TEM显微图片。

具体实施方式

在下面的详细描述中，许多具体细节被阐述以提供对本发明的全面 理解。然而对于本领域普通技术人员这将是明显的，即本发明可以在没 有这些具体细节的情况下实现。在另一些实例中，已知的结构和技术没 有详细示出，以避免不必要地模糊本发明。

图1(现有技术)是示出具有MgO底层的(Fe₅₀Pt₅₀)₉₀Ag₁₀-C_Vol33％的XRD图案的XRD显微图片。从(001)MgO和(001)FePt以及(002) FePt的衍射峰清楚地观察到，FePt在(001)方向上生长。MgO氧化物 具有兆欧电阻并且其必须使用射频(RF)溅射。而MgTiO_x具有400 mΩ/μm的电阻，这使得我们能够使用直流(DC)溅射。

图2-图11包括示出以MgTiO_x底层为特征的示例垂直磁性记录介质 的显微图片。具体地，薄膜堆初始沉积在玻璃基板上。接着，100nm厚 的NiTa在室温下沉积，并且在1.8×10^-3Pa下引入氧气60秒，从而修改 界面从而以(200)取向生长Cr，其需要在(001)方向上生长MgTiO_x。 优化的MgTiO_x溅射条件是：Ar压力为3.5m torr；功率为40W DC；目 标到基板的距离为100mm；室温沉积。在沉积底层之后，将基板加热至 600℃并沉积(FePt)₉₀Ag₁₀-C_Vol33％。然后使用XRD执行结构特征。使用 SQUID VSM根据测量值测定磁化曲线。

图2是示出NiTa/Cr/MgTiO_x底层的XRD图案的XRD显微图片。通 过氧气的引入，MgTiO_x以(001)取向生长。因为Cr层也显示(001) 取向，所以在NiTa沉积之后，氧气引入有效地将Cr取向从(111)改变 到(200)。

图3是示出Cr中间层的XRD图案的XRD显微图片。该层对于 MgTiO_x的(001)生长是必要的。

图4是示出具有NiTa/氧化/Cr堆的样本的XRD图案的XRD显微图 片。氧化时间从20秒改变到60秒。所有的膜显示(001)生长。由于 Cr(200)的峰值强度在氧化60秒时是膜中最高的，所以该条件可选择 为优化条件。

图5是示出MgTiO_x底层上的(Fe₅₀Pt₅₀)₉₀Ag₁₀-C_Vol33％的XRD图案 的XRD显微图片。可观察到FePt(001)和FePt(002)的峰值。

图6是示出MgTiO_x底层上的(Fe₅₀Pt₅₀)₉₀Ag₁₀-C_Vol33％的面内(红色) 和面外(黑色)的磁性曲线的图表。其示出强烈的垂直各向异性，并且 Hc约为15kOe。

图7和图8分别是MgTiO_x底层上的(Fe₅₀Pt₅₀)₉₀Ag₁₀-C_Vol33％的面外 和面内TEM显微图片。从面外观察我们能够看出层是光滑的，并能够看 到Cr和MgTiO_x之间的晶粒相关性。

图9和图10分别是MgTiO_x底层上的Fe₅₀Pt₅₀的XRD和磁化显微图 片。

图11是MgTiO_x底层上的Fe₅₀Pt₅₀的面外TEM显微图片。由于FePt 和MgTiO_x之间良好的润湿，该图示出互连的FePt晶粒。因此，MgTiO_x适于HAMR介质的底层。

上述示例介质示出导电MgTiO_x底层可用于生长(001)FePt。因为 MgTiO_x导电，因此能够使用DC溅射。此外，使用MgTiO_x底层，能够 观察到良好的垂直各向异性。

根据一些实施例，一种垂直磁性记录介质包括：基板；缓冲层，其 以第一取向沉积在基板顶部上；底层，其以第二取向沉积在缓冲层顶部 上；以及磁性记录层，其沉积在底层顶部上，并且具有与其表面基本上 垂直的磁性各向异性的轴线。底层包括导电氧化物，诸如包括Mg和选 自由Ti、Zr和Hf组成的组中的一种或更多种元素的合金氧化物。在一 个实施例中，氧化物包括5和35原子百分比之间的Mg。在另一个实施 例中，氧化物包括15和25原子百分比之间的Mg。在各种实施例中，氧 化物可以包括MgTiO_x、MgTiO₂、MgZrO₃或MgHfO。

根据附加实施例，上述垂直记录介质可以进一步包括沉积在基板顶 部上的第二缓冲层，其中第二缓冲层包括NiTa。NiTa能够通过DC溅 射的方式沉积在基板上。在一个实施方式中，缓冲层可以包括以(200) 取向沉积的Cr。以举例的方式，Cr能够通过DC溅射的方式沉积。底层 可以以(001)取向沉积在缓冲层上，例如，通过DC溅射的方式。磁 性记录层能够包括FePtAgC，并且可以通过DC共溅射的方式沉积在底 层上。

附加实施例针对用于制造垂直磁性记录介质的方法，包括(i)在基 板上沉积缓冲层；(ii)在缓冲层上方沉积底层(底层包括导电氧化物)； (iii)加热基板和沉积层；以及(iv)在底层上方沉积磁性记录层。氧 化物能够是包括Mg和选自由Ti、Zr和Hf组成的组中的一种或更多种 元素的合金氧化物。在一些实施例中，氧化物可以包括5和35原子百分 比之间的Mg。在另一些实施例中，氧化物可以包括15和25原子百分比 之间的Mg。在附加实施例中，该方法可以进一步包括在基板上沉积第 二缓冲层，并且在沉积缓冲层之前修改第二缓冲层的顶表面。修改顶 表面可能包括引入氧气达预定的时间量，并且允许顶表面以(200)取 向生长Cr。

根据用于制造垂直磁性记录介质的上述方法的进一步实施例，氧化 物可以包括MgTiO_x。在一些实施例中，氧化物能够是MgTiO₂。在另一 些实施例中，氧化物可能包括MgZrO₃。在进一步实施例中，氧化物能 够是MgHfO。根据一些实施例，沉积缓冲层的步骤包括以(200)取向 在第一缓冲层上沉积Cr。此外，沉积磁性记录层的步骤可以包括通过 DC共溅射的方式在底层上沉积FePtAgC。

在进一步实施例中，在此描述的导电氧化物底层能够用作间隔片， 该间隔片用于以隧道磁阻为特征的自旋器件。

图12是示出一种示例性磁盘驱动器200的图形，其包括能够根据 一些实施例创建的读写磁头204。磁盘驱动器200可以包括存储数据的 一个或更多个磁盘。磁盘210驻留在安装到驱动器壳体212的主轴组 件208上。数据可以沿着磁盘210中的一个的磁性记录层中的轨道存 储。数据的读取和写入利用具有读和写元件的磁头204实现。写元件 用于改变磁盘210的垂直磁性记录层的性质。在一些实施例中，磁头 204可以具有图1G中所示的结构中的一种。此外，对于一些实施例， 磁头204可具有磁阻(MR)或巨磁阻(GMR)元件。在进一步实施例 中，磁头204可以是另一种类型的磁头，例如，感应式读/写磁头或霍 尔效应磁头。在各种实施例中，磁盘驱动器200可以是垂直磁性记录 (PMR)驱动器，并且磁头204可以适于垂直磁性记录(PMR)。主 轴电机(未示出)旋转主轴组件208，从而磁盘210沿着期望的磁盘轨 道将磁头204定位在具体位置处。磁头204相对于磁盘210的位置可 以通过位置控制电路206控制。

本发明的描述旨在使本领域的任何技术人员能够实践本文所描述 的各种实施例。虽然本发明已经参照各个附图和实施例具体描述，但 是应当理解，这些仅用于说明的目的而不应被视为限制本发明的范围。

可以存在实现本发明的许多其它方式。本文中所描述的各种功能 和元件可以不同于所示出的那些而被划分，而不脱离本发明的精神和 范围。对这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员将是易于理解 的，并且本文中所定义的一般原理可应用于其它实施例。因此，本领 域的普通技术人员可以对本发明做出许多变化和修改，而不脱离本发 明的精神和范围。

以单数形式引用元件并不旨在表示“一个且仅一个”，除非特别 声明，而是“一个或更多个”。术语“一些”是指一个或更多个。下 划线和/或斜体字标题和副标题仅用于方便，并不限制本发明，并且并 不认为与本发明的描述的解释有关。本领域技术人员已知或后续已知 的整个该公开中描述的本发明的各种实施例的元件的所有结构和功能 等同物通过引用明确纳入本文，并且旨包含在本发明中。此外，本文 公开的任何内容并不旨在专用于公众，无论上述描述中是否清楚地记载 了此类公开。