包含MgO-Ti(ON)中间层的磁堆的利记博彩app
【专利说明】包含MgO-Ti (ON)中间层的磁堆
【发明内容】
[0001] 本文讨论的实施方式涉及包含基片、磁性记录层以及所述基片与磁性记录层之间 的MgO-Ti(ON)层的磁堆(magnetic stack)。
[0002] -些实施方式涉及包含基片、磁性记录层、置于所述基片与所述磁性记录层之间 的散热片层以及置于所述散热片层与所述磁性记录层之间的MgO-Ti(ON)层的堆(stack)。
[0003] -些实施方式还涉及方法，所述方法包括在氮气环境中用复合溅射靶沉积MgO和 TiO，形成Mg〇-Ti (0N)层。然后，在Mg〇-Ti (0N)层上外延生长FePt磁性层。
[0004] 其他实施方式涉及一种装置，其包括含有MgO和TiO的溅射靶，用于在氮气溅射环 境中沉积Mg〇-Ti (0N)层。
[0005] 借助下面的详细讨论和附图，可以理解各种实施方式的上述及其他特征和方面。
【附图说明】
[0006] 图1A和1B是根据一些实施方式包括Mg〇-Ti (0N)中间层的磁堆的横截面图示；
[0007] 图2是说明根据一些实施方式形成MgO-Ti(ON)中间层的方法的流程图；
[0008] 图3A-C显示了含氮和不含氮的中间层的M-Η环；
[0009] 图4显示了含有不同量的氮的中间层的X射线衍射图；
[0010] 图5显示了在Mg〇-Ti (0N)中间层中具有不同量的氮的介质的信噪比和对应的激光 功率降低情况；
[0011] 图6显示了 MgO-Ti(ON)层的沉积速率随溅射气体中氮的量的变化；
[0012] 图7A显示了热导率随靶材组成和氮气流速的变化而发生的变化；
[0013] 图7B-C是说明根据一些实施方式可用来制备MgO-Ti(ON)层的方法的图示；
[0014] 图8A显示了具有MgO中间层的样品介质中的相对缺陷数量；
[0015]图8B显示了具有Mg〇-Ti (0N)中间层的样品介质中的相对缺陷数量；
[0016]图9A显示了介质随MgO-Ti(ON)中间层厚度变化而发生激光功率降低的情况；
[0017]图9B显示了介质随MgO-Ti(ON)中间层厚度变化的信噪比。
[0018] 发明详述
[0019] 由于记录层中所用材料的高磁晶各向异性，热辅助磁性记录(HAMR)能够延伸磁记 录的面密度。为了形成HARM介质，可利用一个或多个亚层使高各向异性磁记录层取向和/或 控制高各向异性磁记录层的粒度。例如，对于包含FePt的记录层，可利用这些亚层诱导FePt 膜的L1Q(001)织构。FePt(或其他磁性层）的微结构取决于直接位于下方的亚层，所述亚层 所起的作用是控制磁性层的微结构，如c轴分散度和粒度。例如，亚层可提供以下一种或多 种性质：1)供磁性层外延生长的合适晶格结构;2)化学稳定性和扩散阻挡层;3)适合将热量 快速从磁性层热传输到散热片层的热阻和/或导热性；以及4)控制将磁性层加热到所需记 录温度所需的激光功率。
[0020] HAMR介质在商业上可大规模生产。除了满足上面提到的性能外，HAMR介质必须经 受住大规模生产的环境。大规模生产技术的一个例子是直流(D C)派射。D C派射与其他派射 技术(例如射频(RF)溅射）的区别在于电压、系统压力、溅射沉积模式、靶材类型、沉积速度 和低缺陷水平。传统陶瓷MgO中间层不能进行DC溅射。虽然在氧气和氩气混合气体环境中可 用金属镁靶进行脉冲DC溅射，但这倾向于产生高能粒子。在实验室研究环境中开发和测试 的亚层材料可满足性能，但放大规模后，这些材料未必能经受商业化大规模生产技术。例 如，有人建议将包含MgO-TiO的亚层用作中间层。但在用DC溅射技术沉积时，与传统MgO中间 层相比，这些MgO-TiO中间层达到的磁性不足，或者当MgO-TiO靶的组成偏向更高的MgO含量 时，产生高能粒子。因此，在商业环境中生产的介质不能指望具有实验室环境里生产的介质 所获得的有希望的性能测试结果。
[0021]本文所讨论的实施方式涉及使用MgO-Ti(ON)层（以下称"ΜΤ0Ν层"），在磁堆中将其 安置在基片与磁性记录层之间。所述ΜΤ0Ν层可为磁性记录层提供上面所列的至少一些性 质。除了促进磁性层外延生长的取向[例如FePt(001)外延生长]之外，ΜΤ0Ν层可支持磁性记 录层的晶粒两相生长(granular two-phase growth)。此外，在以高沉积速度和低缺陷水平 通过DC溅射法生产的同时，ΜΤ0Ν层还可在堆中提供规定大小的热阻率和/或热导率。
[0022] 图1A显示了包含ΜΤ0Ν中间层130的磁堆100。在磁堆100中，ΜΤ0Ν层130位于磁性记 录层140下方。如图1A所示，ΜΤ0Ν层130被置于(例如沉积于)基片110与磁性记录层140之间。 在磁性记录层140上可设置保护性覆层或润滑层150。磁性记录层140是晶粒两相层。磁性记 录层140的第一相包含磁性晶粒，第二相包含位于磁性晶粒的晶粒边界之间的非磁性隔离 体(segregant)。非磁性隔离体可包含(：、3;[02、41203、313他、1^或其他替代性氧化物、氮化物、 硼化物或碳化物材料中的一种或多种。适用于磁性晶粒的材料包括例如FePt、FeXPt合金、 FeXPd合金、C0Pt、C0XPt，其中X是掺杂元素。尽管这些材料中的任何材料可以各种组合形式 用于磁性层140,本文提供的例子集中于FePt作为磁性记录材料。在一些构造中，磁性记录 层包含FePt磁性晶粒以及位于晶粒之间的包含Si0 x和C的非磁性隔离体。磁性层可包含约 35-45体积％的3丨0\和约20体积％的0。
[0023] 中间层13 0包含MgO与T i (0N)的组合--ΜΤ0Ν层。MgO的组成具有Mg: 0 = 1:1的比 例，使得MgO是线性化合物，Ti : (0N)的组成约为1:1。Ti (0N)中（0N)的组成是(0#-y)，其中y 优选0.5〈7〈1，得到富氧1^(0幻。因此，11'(^层可描述为(1^0以1^().5((^( 11))().5)1^。虽然 MgO与T i (0N)的比例可以变化，ΜΤ0Ν可具有20-25体积％ MgO，优选最多20体积％的1%0。因 此，ΜΤ0Ν层可描述为(Mg0)x(Ti (ON))!-X(3MgO的量可通过下文进一步讨论的沉积ΜΤ0Ν层的方 法确定。
[0024] ΜΤ0Ν层130是厚1-500A的连续层。ΜΤ0Ν层130的各组分，Mg0、Ti0和TiN，具有NaCl 型晶体结构，并且它们的晶体结构具有相似或者几乎相同的晶格参数。它们各自的相图数 据显示，例如，MgO可具有约0.42121nm的晶胞参数;TiO可具有约0.4177的晶胞参数;TiN可 具有约0.4239nm的晶胞参数。一氧化钛(TiO)的高温相具有NaCl型晶体结构，Ti : 0原子比为 Ti0Q.7至Ti(h.25,晶格中具有显著量的空隙。将氮加入这些空隙中，即使在室温下也能稳定 NaCl型晶格，而纯TiO在室温下失去其NaCl型有序性。对于磁性记录层而言，稳定的NaCl晶 相还起生长取向模板或晶种层的作用，类似于MgO和TiN。
[0025] 在一些实施方式中，磁堆105可包含ΜΤ0Ν中间层130以及图1B所示的其他下层。图 1B显示了在许多方面类似于图1A的堆，具有基片110、中间层130、磁性记录层140和覆层 150。这些层110，130，140，150的特性和材料类似于结合图^所描述的具有相同附图标记的 层。图1B显示了散热片层120,作为堆中下层的一部分。散热片层，如层120,在HAMR介质中用 来促进热管理，因为对HAMR介质的加热必须足够强，以达到所需的温度(至少接近居里点）， 但冷却速率必须足够快，以免在介质冷却的时间里所写入的信息变得热不稳定。这两个问 题，即热传递系统的效率和快冷却速率，相互竞争一一冷却速率越快，需要更多的加热功率 来实现一定的温度增幅。在一些配置中，散热片120可包含(200) Cu，Mo，W或其他合金如CuX。 [0026] 铜（Cu)和/或CuX(例如CuX，其中X可以是任何可溶元素，比例少于约50摩尔％ )提 供足够高的热导率，可用于HAMR散热片层。然而，Cu和CuX层倾向于沿（111)取向生长。包含 (111)散热片层的磁堆可采用一个或多个置于散热片层上的附加层，为磁堆中后续层(例如 磁性记录层)提供或重置生长取向，例如在散热片层上沿(200)取向生长Llo相。Cu基散热片 中（200)和（111)设置混合取向晶粒会在膜堆表面产生显著的表面粗糙度，这在磁性记录介 质应用中不是优选的。
[0027]从表面