專利名稱：強(qiáng)取向磁薄膜、由其制造的記錄介質(zhì)、傳感器、設(shè)備及其制造方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般來說涉及薄膜、包括薄膜的磁記錄介質(zhì)、傳感器、和設(shè)備，具體來說涉及用在磁記錄介質(zhì)和磁傳感器中的促進(jìn)強(qiáng)取向鈷或鈷合金磁層的薄膜。
對于高存儲容量、低噪聲、低成本的磁記錄介質(zhì)的要求日益迫切。為滿足這個要求，已經(jīng)開發(fā)的記錄介質(zhì)都具有增大的記錄密度和邊界更加清晰的晶粒結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)能夠顯著地增加存儲容量，同時還要降低記錄介質(zhì)的相關(guān)噪聲。然而，在近20年來記錄密度的飛快增加，再加上個人計算機(jī)的迅速發(fā)展，只起到加大對具有低噪聲和低成本的高存儲容量記錄介質(zhì)的需求的作用。
在數(shù)量猛增的應(yīng)用領(lǐng)域中都在使用計算和數(shù)據(jù)操作設(shè)備。這些設(shè)備的例子包括超級計算機(jī)、個人臺式和便攜式膝上型計算機(jī)、文件服務(wù)器、個人數(shù)據(jù)助手、數(shù)據(jù)收集設(shè)備、物品跟蹤系統(tǒng)、視頻記錄設(shè)備、數(shù)字音頻記錄設(shè)備、甚至于還有電話應(yīng)答機(jī)。這些設(shè)備的一個共同的結(jié)構(gòu)特征就是它們都有一個中央處理器、輸入-輸出接口、各種水平的臨時存儲器、并且通常還有某種形式的永久性數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。永久性數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的顯著特征是；即使電能丟失或除去，信息還保持完整。數(shù)據(jù)以光或磁的方式存儲在永久性數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上。更加通用的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備是基于一種可擦除的和可重新記錄的磁材料。對于所有的磁數(shù)據(jù)存儲設(shè)備共同的是記錄和讀出傳感器、用于存儲數(shù)據(jù)的磁介質(zhì)、和彼此相對地定位介質(zhì)或傳感器的機(jī)構(gòu)。
某些更加通用的永久性數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包括；軟盤驅(qū)動設(shè)備、硬盤驅(qū)動設(shè)備、和磁光盤驅(qū)動設(shè)備，其中在分段的圓形軌道中存儲數(shù)據(jù)磁比特。轉(zhuǎn)動磁介質(zhì)，并且使傳感器靜止不動或徑向移動以便在介質(zhì)上的一個位置讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。
類似地，有時將磁介質(zhì)作成磁帶或磁片，并且線性地輸送磁介質(zhì)，同時傳感器可以保持靜止、可以橫向穿過移動的磁介質(zhì)、或者甚至于可以相對于磁介質(zhì)作螺旋弧形的運動。還有，在未來，可以想像，可以按物理上極小的格式存儲數(shù)量極大的數(shù)據(jù)，在這里介質(zhì)或傳感器按兩維笛卡兒坐標(biāo)或弧形彼此相對地移動以訪問數(shù)據(jù)。
從歷史上看，對于許多非光磁數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的傳感器一直就是感應(yīng)磁頭，感應(yīng)磁頭用來通過在一個特定方向磁化所說的介質(zhì)記錄數(shù)據(jù)并且通過檢測磁化的介質(zhì)的方向來讀取數(shù)據(jù)。最近，使用感應(yīng)磁頭記錄數(shù)據(jù)圖形，并且使用磁阻傳感器讀出數(shù)據(jù)。在許多磁光存儲設(shè)備中，記錄傳感器的整體部分是一個部件，這個部件在介質(zhì)表面產(chǎn)生磁場，同時使用一個光源加熱這個表面。當(dāng)介質(zhì)冷卻時，介質(zhì)的磁化作用使得由；記錄傳感器產(chǎn)生的磁場有一個磁的取向。在某些系統(tǒng)中，通過鄰近的磁材料提供這個取向的磁場。
由于記錄和讀出傳感器的物理尺寸、效率、和取向方面的原因，磁介質(zhì)一般是在一個優(yōu)選的取向方向磁化的。因此，在幾乎所有的磁數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中，都期望磁介質(zhì)的取向方向和記錄及回放傳感器的運行方向一致。此外，磁性材料的磁化一般來說在一個優(yōu)選的方向或者沿著稱之為容易磁化軸(一個或多個)的方向是更加容易的。
介質(zhì)的磁性，如矯頑力(Hc)、剩磁(Mr)、和矯頑垂直度(S*)，對于介質(zhì)的記錄性能是至關(guān)重要的。對于一個固定的組分，這些磁性主要取決于膜的微觀結(jié)構(gòu)。對于薄膜的縱向磁記錄介質(zhì)，磁化層最好具有單軸結(jié)晶各向異性度，并且具有沿指向c軸方向的和主要在膜的平面內(nèi)(即，平面內(nèi))的所說的容易磁化軸。一個層的主要結(jié)晶取向方向稱之為結(jié)晶結(jié)構(gòu)，或如這里使用的稱之為結(jié)構(gòu)，但和用來描述一個表面的機(jī)械粗糙度的術(shù)語“結(jié)構(gòu)“是不相同的。即，具有一個表面和平行于這個平面的一個結(jié)晶平面的晶體被稱之為具有一個結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)用垂直于這個表面的一個方向矢量來表示。通常，平面內(nèi)c軸取向越好，用來縱向記錄的磁層的矯頑力越大。實現(xiàn)大的剩磁需要大的矯頑力。類似地，對于垂直的磁記錄介質(zhì)，鈷合金的期望結(jié)晶結(jié)構(gòu)是六角密堆積結(jié)構(gòu)(“hcp“)，具有單軸的各向異性和垂直于膜平面的結(jié)晶c軸。
一般來說，總是期望使介質(zhì)的容易磁化軸取向與傳感器的取向排齊。通過排齊介質(zhì)和傳感器的取向，就能用一個較低能量的傳感器場記錄數(shù)據(jù)位，并且更加容易磁化所說的介質(zhì)的能力可以為介質(zhì)提供一個更強(qiáng)磁化的部分。組合這兩種效果，可以使數(shù)據(jù)位要記錄和要讀出的介質(zhì)部分更加集中、磁化得更加強(qiáng)烈。換言之，通過排齊傳感器和磁介質(zhì)的相對磁取向，可以實現(xiàn)記錄密度和存儲容量的提高。通過使較多的數(shù)據(jù)存儲在介質(zhì)的較小的區(qū)域這將導(dǎo)致較高性能的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。這還將導(dǎo)致每個數(shù)據(jù)位的一個較低的成本并且還可能導(dǎo)致較低成本的存儲設(shè)備，這是因為制造一個相等的或更大容量的設(shè)備需要較少的元件的緣故。在許多情況下，因為存儲系統(tǒng)的物理尺寸較小，所以還可能導(dǎo)致達(dá)到存儲的數(shù)據(jù)的一個特定塊的訪問時間的減小。
在旋轉(zhuǎn)式存儲設(shè)備中，期望介質(zhì)的取向或者隨機(jī)地平行于介質(zhì)平面的圓周方向，或者相對于這個圓周方向恒定不變，或者期望介質(zhì)的取向垂直于介質(zhì)的表面。對于每一個這樣的取向，當(dāng)介質(zhì)相對于傳感器轉(zhuǎn)動時，磁介質(zhì)和傳感器的相對取向都不改變。介質(zhì)和傳感器的相對取向的改變，將導(dǎo)致信號的記錄和讀出的變化，這就是所謂的信號調(diào)制。
對于軟盤和大多數(shù)硬盤，取向在介質(zhì)平面內(nèi)幾乎是隨機(jī)的。然而，旋轉(zhuǎn)式介質(zhì)沿記錄道方向經(jīng)常有某種程度的小的取向，這是由于基片表面的機(jī)械粗糙度引起的。對于垂直的磁介質(zhì)，取向必須嚴(yán)格垂直于介質(zhì)平面，才能和記錄和讀出傳感器的磁場取向一致。在磁-光記錄中，磁-光法拉弟效應(yīng)，或克爾效應(yīng)，遠(yuǎn)大于光平行于磁化方向傳播時的情況。因為光通常是垂直地傳遞到介質(zhì)表面，所以期望介質(zhì)的磁取向是相同的。類似地，對于帶形和片形的磁記錄系統(tǒng)，介質(zhì)的優(yōu)選磁取向是平行于傳感器的磁場取向方向。
現(xiàn)代的高性能磁介質(zhì)一般由支撐在一個基片上的一個或多個磁薄膜組成。磁薄膜一般是通過各種技術(shù)真空淀積在基片上的，例如熱或電子束蒸發(fā)、RF或DC二極管或磁控管濺射、離子束淀積、激光燒蝕、或化學(xué)汽相淀積。然而，薄膜也是用電化學(xué)淀積法制備的。在大多數(shù)的磁記錄介質(zhì)中，如用在硬盤中的磁記錄介質(zhì)中，磁薄膜層是多晶的。在大多數(shù)市場上的磁-光記錄介質(zhì)中，磁薄膜層由非結(jié)晶的稀土過渡金屬合金組成，但還要使用多晶的超晶格。
在硬盤應(yīng)用中，基片可由玻璃、玻璃陶瓷、或陶瓷制成，但更加通用的是帶有NiP層的AlMg合金，NiP層是采用無電化學(xué)鍍的方法鍍到表面上的。一般來說，在淀積磁性層之前，在基片上要淀積一個或多個非磁的底層，如Cr、帶有附加的合金元素X(X=C、Mg、Al、Si、Ti、V、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、La、Ce、Mn、Nd、Gd、Tb、Dy、Er、Ta、W)的Cr、Ti、W、Mo、NiP、和B2順序的晶格結(jié)構(gòu)，例如NiAl和FeAl，以便可以促進(jìn)特定的取向和/或控制磁性層(一般由Co合金組成)的晶粒的大小。
影響記錄性能的另一個因素是磁性層中的晶粒大小和晶粒間隔。各個晶粒的大小和間隔不僅影響介質(zhì)的噪聲和在磁性層上可以實現(xiàn)的記錄密度，而且晶粒間隔還影響記錄數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變(或信號)的可實現(xiàn)的間隔，或信號間隔的重疊程度在信號中引起附加的介質(zhì)噪聲。
和純鈷完全不同的鈷基合金在縱向方向的和垂直方向的磁介質(zhì)中都廣泛采用，其理由是多方面的。例如，非磁性元素例如Cr一般來說都大量地?fù)饺氪疟∧ぶ幸越档痛呕潭?。這在垂直介質(zhì)中尤其重要，在這種介質(zhì)中，和合金的磁矩相關(guān)的退磁能量必須小于磁結(jié)晶各向異性能量，以使磁化的取向垂直于磁介質(zhì)膜的平面。同樣的技術(shù)也用在縱向磁介質(zhì)中，以減小通量轉(zhuǎn)變退磁能量，導(dǎo)致較短的通量轉(zhuǎn)變能量，因而可以得到較高的記錄密度。然而，甚至于更加重要的是，還在將非磁元素引入Co合金中，以便經(jīng)過非鐵磁材料的擴(kuò)散限制鈷晶粒之間的磁交換耦合提供晶粒之間的隔離。
一般來說，對于極小的晶粒尺寸，矯頑力隨晶粒大小的增加而增加。然而，大的晶粒導(dǎo)致較大的噪聲。因此，需要實現(xiàn)較大的矯頑力但又不會增加有大的晶粒相關(guān)的噪聲。為了實現(xiàn)低噪聲的磁介質(zhì)，Co合金薄膜應(yīng)該具有大小均勻的小的晶粒，晶粒的邊界應(yīng)該和相鄰的晶粒相互間磁隔離。一般來說，通過操縱淀積過程、在基片表面開槽、改變鈷合金的組分、或適當(dāng)利用底層，就可以實現(xiàn)這種微觀結(jié)構(gòu)、取向、和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
通過誘導(dǎo)磁性層晶粒的外延結(jié)晶生長，可以促進(jìn)磁性層的晶粒的分離和記錄到的信號的信噪比的最終改善。磁薄膜層的晶粒大小和取向質(zhì)量在很大程度上由在此磁薄膜層上正在淀積的層的晶粒大小和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的質(zhì)量決定。從前一層誘發(fā)出第二層中的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的程度部分地取決于在每一層中材料的相對的晶粒大小，或晶格間距和晶體結(jié)構(gòu)。如可以期望的，如果晶體大小和層的結(jié)構(gòu)有明顯的變化，那么就不能復(fù)制出這種結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且所淀積的各個層按照材料或者是一個非結(jié)晶結(jié)構(gòu)，和/或是和這個底層無關(guān)的并且表示最低能態(tài)的晶體結(jié)構(gòu)的一個取向，即最緊密包裝的結(jié)構(gòu)。
對于Co基的磁介質(zhì)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，Cr可以為Co合金提供一個好的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，因為Co晶粒趨向于復(fù)制Cr的晶粒大小并且取向似乎是由Cr微晶上Co的底層準(zhǔn)外延生長確定。根據(jù)用作磁性層的這種特定的Co合金，可以對底層合金組分進(jìn)行選擇，以改變原子結(jié)晶晶格參數(shù)，較好地匹配Co合金的晶格間距。例如，美國專利第4652499號公開了改善縱向磁介質(zhì)的底層的成果，向Cr中添加釩(V)以改變它的晶格常數(shù)，因而促進(jìn)在hcp Co合金(如CoPt或CoPtCr)和體心立方的(“bcc“)CrV底層之間的良好的晶格匹配。其它一些人也討論了類似的結(jié)果，即在Cr的bcc結(jié)構(gòu)中添加其它類似的可溶性的大原子半徑材料，如Ti和Mo。晶格的匹配促進(jìn)在hcp結(jié)構(gòu)中Co合金的生長，這和面心立方的(“fcc“)結(jié)構(gòu)是不同的。
所說的hcp Co合金沿hcp c軸方向有一個大的單軸各向異性常數(shù)，這個大的常數(shù)是在磁介質(zhì)中實現(xiàn)大的矯頑力所必須的。在旋轉(zhuǎn)式介質(zhì)應(yīng)用中，Co合金在bcc Cr微晶的平面取向內(nèi)是隨機(jī)地外延生長的，從而可以防止出現(xiàn)信號調(diào)制。這就是說，Co的取向應(yīng)該是使優(yōu)選的一組晶體平面平行于基片表面的平面。幾個Cr結(jié)晶結(jié)構(gòu)適合于生長Co，它的容易磁化軸在膜的平面內(nèi)或靠近膜的平面。例如，K.Hono，B.Wong，和D.E.Laughlin的“Co/Cr雙層磁薄膜的結(jié)晶“(應(yīng)用物理期刊68(9)，4734頁(1990))描述了bcc Cr底層，它促進(jìn)了在這些底層上淀積的hcp Cr合金薄膜的晶粒間的外延生長和Co合金c軸取向，因此容易磁化軸和Cr合金底層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。在Cr合金和Co合金之間的最常用的這些結(jié)晶結(jié)構(gòu)關(guān)系總結(jié)如下四晶體Co(1011)[1210]‖ Cr(110)[110]或Co(1011)[1210]‖Cr(110)[110]雙晶體Co(1020)‖ Cr(002)[110]或Co(1120)‖ Cr(002)[110]單晶體Co(1010)‖ Cr(112)[110]雖然Cr(001)(雙晶)和Cr(112)(單晶)結(jié)晶結(jié)構(gòu)使Co合金c軸進(jìn)入薄膜平面，但最容易形成的Cr(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)卻導(dǎo)致c軸相對于表面傾斜±28度。因此，在(110)Cr結(jié)晶結(jié)構(gòu)上生長的Co產(chǎn)生較小的矯頑力，這是c軸不平行記錄平面造成的結(jié)果。還有，在Cr(002)和Cr(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)上存在可以設(shè)置c軸的多個方向。因此，在單個(002)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Cr晶粒上可以生長2個可能的c軸取向(雙晶體)，在單個(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Cr晶粒上可以生長4個可能的c軸取向(四晶體)。如果這些變量同時存在在單個Cr合金晶粒上，那么，雙晶體和四晶體決不可能使所有的c軸都同時平行于所加的磁場，晶粒的矯頑力將要下降。另一方面，極不普通的單晶體Co(1010)‖Cr(112)結(jié)晶結(jié)構(gòu)關(guān)系只允許在一個Cr晶粒上有單個取向，并且不管Cr晶粒在膜平面內(nèi)是隨機(jī)取向還是平行于記錄場方向取向，都將導(dǎo)致一個大的矯頑力。
在室溫下，或者，如果在濺射淀積期間向基片施加一個負(fù)壓偏置，通過實驗已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，Cr(110)趨向于發(fā)展，并且若假定在Cr合金和Co合金之間存在合理的晶格匹配，則四晶體hcp Co有生長的趨勢。類似地還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在一個升高的溫度淀積Cr時，通過x射線衍射可以在Co雙晶體趨于生長的情況下觀察到Cr(002)的受到限制的程度。然而，在這些情況中的每一種情況下，在Cr的結(jié)晶結(jié)構(gòu)中，以及在Co磁性層的這些容易磁化軸的最終取向中，都存在相當(dāng)大的彌散和變化。為獲得單晶體所必須的期望的Cr(112)結(jié)晶結(jié)構(gòu)通常是看不見的，除非是把Cr對于磁介質(zhì)來說作得不適當(dāng)?shù)暮?、Cr微晶在所有方向生長、并且薄膜通常表現(xiàn)出類似于多晶粉末的多結(jié)晶結(jié)構(gòu)才可以看見。
本申請人先前曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用多晶MgO籽晶層可以產(chǎn)生具有(002)取向的結(jié)晶結(jié)構(gòu)很好的Cr層，在美國專利序列號第08/553893號中已經(jīng)描述過，在這里用作參考。此外，本申請人還指出，如果Cr是在一個(112)取向的B2體心立方衍生材料(如NiAl和FeAl)上外延生長的，就可以產(chǎn)生Cr(112)，(112)取向的B2體心立方衍生材料在美國專利申請第08/315096號中已經(jīng)描述過，在這里用作參考。還要注意，在對單晶MgO、NaCl結(jié)構(gòu)進(jìn)行晶體研究期間，中村等人已經(jīng)制造出(002)和(112)Cr(Jpn.J.Applied Physics，Vol.32，pat2，No.10A，L1410(1993年10月)和Jpn.J.Applied Physics，Vol.34，(1995)pp2307-2311)。
通過在底層和磁性層之間加入中間層，可在磁性層中得到附加的改進(jìn)。還有，可以在底層和基片之間加進(jìn)籽晶層，以提供底層結(jié)構(gòu)的附加控制，控制膜的粗糙度，并可防止底層被基片污染物污染。多個籽晶層、多個底層、和中間層加在一起在這里統(tǒng)稱之為底層結(jié)構(gòu)。此外，多個磁性層可以由一個非鐵性內(nèi)層(如Cr或Cr合金)，或者不由這樣的內(nèi)層分開；有時可利用這些磁性層來使最終的膜的磁性產(chǎn)生變化。磁性層和插入其間的內(nèi)層在一起在這里叫作磁性層結(jié)構(gòu)。使用多層的底層和磁性層結(jié)構(gòu)就可以對晶粒大小、晶粒間隔、隨后層的外延生長、和磁性層的表面粗糙度加強(qiáng)控制。然而，使用附加層將要提高總成本和制造過程的復(fù)雜性。
對于垂直記錄，期望Co合金的c軸垂直于基片平面。這就意味著，Co合金有一個(0002)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且晶體方向垂直于膜平面。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果Co生長得相當(dāng)厚，這個結(jié)晶結(jié)構(gòu)本來就要發(fā)展，因為原子的(0002)平面是密堆積的。然而，這對于介質(zhì)是不適當(dāng)?shù)?，因為在這個方向?qū)a(chǎn)生大的彌散，并且這些膜的第一部分具有隨機(jī)的或者極差的取向。
通過將hcp Co合金薄膜晶粒間準(zhǔn)外延生長到(0002)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一個經(jīng)過取向的hcp底層或者一個fcc底層，已經(jīng)獲得Co的c軸相對于膜平面的某種程度的垂直取向。通常引用Ti和Ti90％Cr10％作為為此目的的最好的籽晶層或底層，當(dāng)然還可以使用其它的籽晶層(如Pt、CoO、和厚的非磁性hcp CoCr35％)來產(chǎn)生這種結(jié)構(gòu)。見“用于縱向記錄的CoCrPt/Cr膜和用于垂直記錄的CoCr/Ti膜的組分分離“，IEEETrans.Magn.，Vol.27，no6，part2，pp.4718-4720(1991)；和IEEE Trans.Magn.Vol.30，no.6，pp4020-4022(1994年11月)。
對于垂直記錄，取向的程度必須異常地好，因為垂直磁頭的磁場特性曲線具有低的場梯度，對于場的通量沒有返回通路。時至今日，和縱向薄膜記錄產(chǎn)品相比較，仍舊沒有在市場上可以行得通的使用垂直薄膜記錄介質(zhì)的產(chǎn)品。
已經(jīng)進(jìn)行了許多嘗試來解決垂直磁頭磁場的梯度很差的問題，為此要產(chǎn)生具有軟磁“保持層“的介質(zhì)，如在記錄介質(zhì)下方淀積坡莫合金，或CoZr合金。軟磁層用來提供一個高磁導(dǎo)率的磁通返回通路，以使垂直極-磁頭場梯度更尖銳，這又使在記錄的特性曲線中的數(shù)據(jù)的過渡更加尖銳。然而，軟磁層使介質(zhì)增加了復(fù)雜性，并且通常由于存在缺陷或質(zhì)量較差以及最終的疇壁移動巴克豪森現(xiàn)象還要增加介質(zhì)的噪聲。
磁記錄和回放傳感器由軟磁材料組成，如CoZr、FeNx、FeAlNx、FeTaNx、FeSi合金、NiFe合金、FeCo合金。和介質(zhì)類似，為了產(chǎn)生高性能的傳感器，必須控制結(jié)晶取向、磁各向異性的數(shù)值和取向、晶粒大小、磁致伸縮性質(zhì)和磁致彈性性質(zhì)、和在材料中的局部應(yīng)力。如果不控制這些屬性和因素，傳感器就可能有不期望那么大的磁滯性質(zhì)，即使驅(qū)動信號撤去還在磁化，展示出巴克豪森現(xiàn)象或時間延遲的噪聲尖峰，或者對于場信號表現(xiàn)出非線性的響應(yīng)。
為了在fcc Ni合金軟磁材料中產(chǎn)生比較一致的響應(yīng)，有時要使用真空淀積的籽晶層來產(chǎn)生具有(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的fcc Ni合金。對于諸如NiFe合金之類的材料，容易磁化軸的位置沿著&#60111&#62的方向，所以，如果產(chǎn)生了(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，則容易磁化軸的位置距膜平面只有19度。這個取向的質(zhì)量在確定這些層中磁自旋轉(zhuǎn)動或磁疇壁移動的均勻性當(dāng)中起重要的作用。
類似地，在磁致伸縮或自旋閥傳感器中，通用的作法是使用硬磁材料，和在磁記錄介質(zhì)中使用的材料極其類似，從而可以向軟磁材料提供磁偏置。例如，美國專利第4902583號描述了為此目的而使用CoPt。就磁介質(zhì)而論，期望能控制結(jié)晶結(jié)構(gòu)的質(zhì)量以改善這些設(shè)備元件的各向異性和矯頑力。為了改善磁數(shù)據(jù)存儲傳感器的性能，顯然需要開發(fā)能夠產(chǎn)生高度取向的和磁薄膜性質(zhì)高度一致的方法、材料、和薄膜設(shè)備結(jié)構(gòu)。
從以上討論顯然可以看出，一直在需要重量輕、體積小、性能好、成本低的存儲設(shè)備。為以滿足這一要求，底層必須表現(xiàn)出不同尋常的高度的結(jié)晶取向，這種結(jié)晶取向隨后將導(dǎo)致高度的磁取向。這些設(shè)備對于在今天的硬盤設(shè)備中的應(yīng)用、對于與其它磁存儲設(shè)備一起使用的傳感器、以及其它一些應(yīng)用，必須提供較大的存儲密度，較高的記錄和讀出質(zhì)量和效率。
發(fā)明的概述本發(fā)明涉及薄膜、磁和磁光記錄介質(zhì)、加入這種薄膜的傳感器和設(shè)備。薄膜材料結(jié)構(gòu)一般來說包括一個基片、一個底層結(jié)構(gòu)、和一個磁性層結(jié)構(gòu)，所說的底層結(jié)構(gòu)包括一個底層并且可能包括一個或多個附加的底層、籽晶和/或濕潤層、和中間層，所說的磁性層結(jié)構(gòu)包括一個磁性層并且可能包括一個或多個附加的磁性層和設(shè)在磁性層之間的非磁內(nèi)層。
本發(fā)明的一個方面，記錄介質(zhì)包括一個磁記錄層、一個基片、和一個第一底層；所說磁記錄層由Co基材料組成，如Co或一種或多種具有(1010)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Co合金；所說的第一底層具有設(shè)置在基片和磁記錄層之間的一個fcc結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在磁記錄層和第一底層之間還設(shè)置一個第二底層，所說第二底層具有一個bcc結(jié)構(gòu)和一個(112)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在一個優(yōu)選實施例中，第一和第二底層分別都由Ag和Cr組成，基片是一個有(110)取向的單晶硅基片。還有，可以使用具有多晶fcc結(jié)構(gòu)的籽晶層或底層的常規(guī)的基片，在此基片上淀積一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
本申請人發(fā)現(xiàn)，通過使用硅的單晶基片，可以在原子排序極其良好的基片上和在它們相互之間外延生長多個材料層結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生具有大范圍的原子有序排列的強(qiáng)取向磁微晶。這種高度的有序排列和膜的單個結(jié)晶結(jié)構(gòu)使磁薄膜具有優(yōu)秀的取向性質(zhì)。在長的距離的這種取向程度和一致性可以改善磁性質(zhì)，如剩磁、矯頑力、S、S*。
尤其是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在非氧化的硅表面上可以外延生長具有fcc結(jié)構(gòu)的某些金屬(如Ag、Cu、Al、Au)和fcc的衍生結(jié)構(gòu)(如L10和L12)。雖然一個晶胞到一個晶胞的晶格在fcc Ag和A4(金剛石)Si之間接合得十分差，但多個Ag晶胞距離在硅表面上接合得很好。因此，因為Si的單晶表面的極長距離的有序排列，所以產(chǎn)生了Ag的外延生長。因而，可以在fcc結(jié)構(gòu)上外延生長bcc結(jié)構(gòu)，如Cr，或bcc衍生物，如NiAl、FeAl(B2)、或Fe3Al、AlNi2Ta、AlNi2Nb(DO3)、AlNi2Ti(DO3+B2)、或L21結(jié)構(gòu)。
按本發(fā)明的另一個方面，記錄介質(zhì)包括一個磁記錄層、一個基片、和一個第一底層；所說磁記錄層由Co基材料組成，如Co或一種或多種具有(1020)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Co合金；所說的第一底層具有設(shè)置在基片和磁記錄層之間的一個fcc結(jié)構(gòu)和一個(001)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在磁記錄層和第一底層之間還設(shè)置一個第二底層，所說第二底層具有一個bcc結(jié)構(gòu)和一個(001)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在一個優(yōu)選實施例中，第一和第二底層分別都由Ag和Cr組成，基片是一個有(001)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的單晶硅基片，或者是晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)為(110)的并具有籽晶層例如MgO的常規(guī)基片。
按本發(fā)明的另一個方面，記錄介質(zhì)包括一個磁記錄層、一個基片、和一個第一底層；所說磁記錄層由Co基材料組成，如Co或一種或多種具有(1010)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Co合金；所說的第一底層具有設(shè)置在基片和磁記錄層之間的一個fcc結(jié)構(gòu)和一個(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在磁記錄層和第一底層之間還設(shè)置一個第二底層，所說第二底層具有一個bcc結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在一個優(yōu)選實施例中，第一和第二底層分別都由Ag和Cr組成，基片是一個有(111)取向的單晶硅基片，或者是淀積有晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)為(110)的并具有多晶bcc結(jié)構(gòu)籽晶層的常規(guī)基片。
按本發(fā)明的下一方面，垂直記錄介質(zhì)和傳感器包括一個硬磁層，例如Co基材料，它具有淀積在hcp(0002)樣板(如Ti)上的(0002)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，或者具有一個相容匹配的fcc(111)結(jié)構(gòu)(如Cu)，在一個Ag(111)層上可以淀積這種結(jié)構(gòu)。可以使用Si(111)基片來提供生長fcc(111)結(jié)構(gòu)或具有多晶bcc結(jié)構(gòu)籽晶層或底層的常規(guī)結(jié)構(gòu)的樣板，在所說的基片上淀積(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
此外，可以使用在一個或多個fcc(111)結(jié)構(gòu)上淀積一個(111)(優(yōu)選的是在Ag(111)上的Cu(111))的軟磁材料(如NiFe合金)構(gòu)成垂直介質(zhì)和傳感器。依據(jù)特定的應(yīng)用場合，在存在或者不存在硬磁層的情況下，可以在傳感器和記錄介質(zhì)內(nèi)加入經(jīng)過取向的軟磁層。
因此，本發(fā)明提供用在硬盤設(shè)備和其它應(yīng)用場合中的強(qiáng)取向磁記錄介質(zhì)、加入這種記錄介質(zhì)的傳感器和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、以及具有大矯頑力、低噪聲、和低成本的傳感器。從以下的詳細(xì)描述中，這些優(yōu)點和其它優(yōu)點都將變成顯而易見。
附圖簡述通過參照以下附圖，可以更好地理解本發(fā)明的優(yōu)點，其中

圖1表示包括一個傳感器和一個記錄介質(zhì)的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備；圖2(a-c)表示本發(fā)明的薄膜材料結(jié)構(gòu)；圖3表示在一個六角密集結(jié)構(gòu)中的4個結(jié)晶平面；圖4表示在一個面心立方結(jié)構(gòu)中的3個結(jié)晶平面；圖5表示在一個金剛石立方結(jié)構(gòu)中的3個結(jié)晶平面；圖6表示在一個體心立方結(jié)構(gòu)中的4個外結(jié)晶平面；圖7表示在Si(001)、Ag(001)、Cr(001)、和雙晶CoCrTa(1120)晶格之間的取向和原子內(nèi)距離的關(guān)系；圖8(a-c)表示(a)兩個Ag/HF-Si膜的XRD光譜，(b)Ag(500埃)/HF-Si膜的Si
區(qū)域軸電子衍射圖案，(c)Ag(001)[110]‖Cr(001)[110]的模擬Si
區(qū)域軸電子衍射圖案；
圖9(a-b)表示(a)兩個CoCrTa/Cr/Ag/HF-Si膜的XRD光譜，(b)矯頑力沿CoCrTa/Cr膜的Si[110]和Si[100]方向依賴于Ag樣板厚度的關(guān)系；CoCrTa和Cr的厚度分別固定在200埃和300埃；圖10(a-d)表示Ag/HF-Si膜的表面的AFM圖像，其中Ag的厚度為(a)50埃，(b)125埃，500埃，(d)Ag表面粗糙度相對于Ag膜厚度的曲線，其中在0埃厚度的實心圓指的是裸HF-Si；圖11(a-c)表示(a)在一個500埃Ag樣板上生長的CoCrTa/Cr膜的Cr[100]晶帶軸向電子衍射圖案，(b)雙晶體Co/Cr雙層的模擬Co/Cr
晶帶軸向電子衍射圖案，(c)磁性質(zhì)的平面內(nèi)角度變化，(d)CoCrTa(200埃)/Cr(300埃)/Ag(500埃)/HF-Si膜的平面內(nèi)轉(zhuǎn)矩曲線；圖12表示Si(110)、Ag(110)、Cr(112)、Co(1010)的結(jié)晶平面；圖13表示在H、Ms和容易磁化軸之間的相對位置和角度；圖14(a-c)表示(a)Ag/Si、(b)Cr/Ag/Si、(c)Co/Cr/Ag/Si膜的XRD光譜；圖15(a-d)和(a′-d′)分別表示對于Si、Ag、Cr、Co的Φ掃描結(jié)果和立體投影；圖16表示(112)取向的兩個孿疇；圖17表示用于Co(1010)磁性層的轉(zhuǎn)矩曲線；圖18(a-b)分別表示Co(1010)磁性層的容易磁化軸和難以磁化軸磁滯曲線；圖19表示CoCrTa磁性層的轉(zhuǎn)矩曲線；圖20(a-b)分別表示CoCrTa磁性層的軟和硬磁軸的磁滯曲線；圖21(a-b)表示(a)CoCrPt/Ti/玻璃、和(b)CoCrPt/Ti/氧化硅的XRD光譜；圖22表示Si(111)、Ag(111)、Ti(0001)、Co(0001)的結(jié)晶平面；圖23(a-c)表示(a)CoCrPt(50納米)/Ag(12納米)/HF-Si、(b)CoCrPt(50納米)/Ti(50納米)//HF-Si、和CoCrPt(50納米)/Ag(12納米)/HF-Si的XRD光譜；圖24(a-d)和(a′-d′)分別表示對于Si、Ag、Ti、Co的Φ掃描結(jié)果和立體投影；圖25(a-e)(a′-e′)分別表示在表Ⅱ中樣品A-E的容易磁化軸和難以磁化軸滯曲線；圖26(a-b)表示(a)Co(1000埃)/Cu(500埃)/Ag(300埃)/HF-Si(111)、(b)Co(1000埃)/Cu(500埃)/HF-Si(111)的XRD光譜；圖27(a-f)表示在表Ⅲ中的樣品A-F的XRD光譜；圖28(a-b)表示(a)Ag(500埃)/玻璃、(b)Ag(500埃)/CrMn(500埃)/玻璃的XRD光譜；圖29(a-b)表示(a)NiFe(500埃)/玻璃、(b)NiFe(500埃)/Cu(1000埃)/玻璃、(b)Cu(1000埃)/Cr(300埃)/玻璃、和Cu(1000埃)/Ag(1000埃)/Cr(300埃)/玻璃的XRD光譜；圖30表示通過在玻璃基片上進(jìn)行RF二極管濺射制備的各種厚度的典型的Cr膜的XRD掃描。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的材料結(jié)構(gòu)可以在記錄介質(zhì)以及在記錄介質(zhì)中記錄和讀出數(shù)據(jù)的傳感器中實施。記錄介質(zhì)可以用在轉(zhuǎn)動、平動、或靜止的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中，如包含在一個計算機(jī)(未示出)的盤驅(qū)動器中的剛性的磁硬盤。
一般來說，如圖1所示，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備8包括一個記錄介質(zhì)10和在一個磁頭或滑觸頭中的傳感器11，傳感器11或者靜止不動，或者支撐在用來在介質(zhì)10的表面上移動磁頭的一個懸浮裝置的活動臂上。在正常操作期間，傳感器11相對于介質(zhì)10的表面維持在一個靠近的平行關(guān)系。在磁頭和介質(zhì)之間的典型的距離是10微米或更小。見Mee，C.D.T和Daniel，E.D.，的“磁記錄“，Ⅰ-Ⅲ卷(McGraw-HillPub.1987)；F.Jorgenson的"磁記錄全書"第16章(第3版，1988)；和美國專利第5062021，這里參照引用了它們的相關(guān)公開內(nèi)容。
為了更加全面地描述本發(fā)明，記錄介質(zhì)10和傳感器11的材料結(jié)構(gòu)使用了下述的術(shù)語。現(xiàn)在參照圖2(a)，本發(fā)明的記錄介質(zhì)10和傳感器11的材料結(jié)構(gòu)由基片12、底層14、和磁性層16組成。該材料結(jié)構(gòu)可以包括多個底層和/或磁性層，它們分別確定了一個底層結(jié)構(gòu)和一個磁性層結(jié)構(gòu)。如圖2(b)所示，底層結(jié)構(gòu)還可以包括一個晶種層和/或濕潤層18、附加底層20、和中間層22，所說的籽晶層和/或濕潤層18布在基片12上或在底層結(jié)構(gòu)中的其他位置，所說的中間層22布在底層14上靠近磁性層結(jié)構(gòu)的位置。磁性層16可以由一個表層結(jié)構(gòu)覆蓋，表層結(jié)構(gòu)包括一個表層24，接著是外層26和有機(jī)潤滑劑28。濕潤層18可以是一種非結(jié)晶材料、或者是一種很薄因此不能發(fā)展成結(jié)晶結(jié)構(gòu)的膜、或者是其結(jié)構(gòu)對于隨后的層提供總晶格失配的一種膜。
在另一個實施例中，如圖2(c)所示，磁性層結(jié)構(gòu)可以包括附加磁性層16′和16″，它們可以由一個或多個內(nèi)層30分開。在垂直記錄應(yīng)用中，附加磁性層16′和16″可以是包圍磁性層16的軟磁保磁層，而磁性層16可以是硬磁材料。在傳感器應(yīng)用中，圖2(a)中的磁性層16可以是硬磁材料或者是軟磁材料，這取決于用于在介質(zhì)10上讀出或記錄數(shù)據(jù)的傳感器11中的這個磁性層16的功能。
一般來說，基片12由一種非磁性材料形成，如玻璃、硅、或涂有NiP的鋁合金、玻璃陶瓷、陶瓷、或SiC。然而，在本發(fā)明中，可以期望使用具有優(yōu)選晶體取向或結(jié)晶結(jié)構(gòu)的單晶體，例如Si，這取決于介質(zhì)10中的期望特性。
對于縱向介質(zhì)，所淀積的磁性層16、16′、16″的縱向容易磁化軸基本上平行于這個磁性層的平面。在本發(fā)明的磁性層16中使用的硬磁材料優(yōu)選的是一種Co或Co合金膜，例如CoCr、CoSm、CoPr、CoP、CoNi、CoPt、CoNiCr、CoNiZr、CoPtNi、CoCrTa、CoCrPt、CoCrP、CoCrTaSi、CoCrPtSi、CoCrPtB、CoCrPtTa、CoCrPtTaB、CoCrPtTaNb，或者其它的Co合金磁薄膜。對于縱向記錄介質(zhì)應(yīng)用，磁性層16每層的厚度約為2.5-60納米(25-600埃)。磁性層16還可以包括軟磁材料，如NiFe合金，尤其是在下面將要進(jìn)一步討論的垂直記錄應(yīng)用中更是如此。
濕潤和/或籽晶層18可安排在介質(zhì)10的各層之間，以便破壞現(xiàn)有膜的結(jié)構(gòu)或提供不同的結(jié)構(gòu)，此后的層在此結(jié)構(gòu)上外延生長，分別取決于是后采用濕層還是籽晶層。底層14和20一股包括適于生產(chǎn)外延生長磁性層16的材料，以下將作進(jìn)一步討論。
表層24可以設(shè)于接近，最好接觸磁性層16或16”處。表層24最好為1～10納米(10～100埃)厚，可由W、Ta、Zr、Ti、Y、Pt、Cr、Mn、Mu合金或其組合物來構(gòu)成。
可以在表層24的外部提供外層26，以使表層24定位在磁性層16或16′和外層26之間，如圖2(b)(c)所示。外層26提供一個抗機(jī)械磨損層，其厚度為2.5-30納米(25-300埃)。它最好由陶瓷材料或金剛石狀碳制成，如SiO2、SiC、CHx、或CNx(其中X＜1)、ZrO2、或C。有機(jī)潤滑劑28可以設(shè)在外層26上。有機(jī)潤滑劑28的厚度為1納米到10納米(10到100埃)，并且最好是氟-氯烴或全氟乙醚。例如包括CCI2FCCIF2、CF3(CF2)4CF3、CF3(CF2)5CF3、CF3(CF2)10CF3、CF3(CF2)16CF3。
在Cr基底層上形成在膜平面上隨機(jī)磁取向的Co基合金多晶薄膜磁性層是薄膜縱向記錄介質(zhì)中當(dāng)前最為流行的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)具有足夠大的矯頑力來滿足當(dāng)前工業(yè)的記錄密度要求。評價一種材料的可達(dá)到的矯頑力的一個重要的參數(shù)是各向異性場常數(shù)HK，它定義為2K1/MS，其中K1是單軸各向異性常數(shù)，MS是飽和磁化強(qiáng)度，這兩者都是材料的固有性質(zhì)。
在一個理想的非取向的多晶Co薄膜中，這個薄膜由具有平面內(nèi)2維隨機(jī)容易磁化軸分布的孤立的非相互作用的單疇磁粒組成，在理論上可以實現(xiàn)的最大矯頑力HC是0.51 HK，它是由旋轉(zhuǎn)磁化的Stoner-Wohlfarth模型確定的。然而，如果單疇晶粒是3維隨機(jī)取向的，則最大可達(dá)到的矯頑力大大小于0.51 HK。對于兩維的隨機(jī)多晶Co膜，當(dāng)前在工業(yè)上的努力正在致力于接近這個理想的HK。
雖然具有隨機(jī)平面取向的多晶Co結(jié)構(gòu)已證實適用于今天的標(biāo)準(zhǔn)，但這些結(jié)構(gòu)可以達(dá)到的最大矯頑力很快變?yōu)椴荒軡M足工業(yè)和消費者的日益提高的面積記錄密度要求。因此，必須預(yù)見到未來高密度記錄所需要的提高的矯頑力，并超越當(dāng)前工業(yè)努力更加深入地理解的磁結(jié)晶各向異性磁性材料(尤其是Co基材料)。例如，在具有單個單軸容易磁化軸取向的磁性材料中，例如在垂直介質(zhì)中，HC在理論上可以達(dá)到1.0HK，這就意味著，磁介質(zhì)的潛在的可以達(dá)到的矯頑力可增加一倍。
在這種開發(fā)的推動下，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有六角密集(hcp)結(jié)構(gòu)的材料可在一個第一底層上與一個(1120)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)(圖3)一起生長，所說第一底層應(yīng)具有一個面心立方結(jié)構(gòu)和一個(001)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)(圖4)以及相容的原子晶格間隔。如已經(jīng)使用過的和這里要進(jìn)一步說明的，一個相容的原子晶格結(jié)構(gòu)代表具有沿可以比較的或相差整數(shù)倍的各個結(jié)晶方向的原子間隔的結(jié)構(gòu)，從而可以允許一個接一個晶胞地進(jìn)行排列，或者在晶胞的可重復(fù)的網(wǎng)格上進(jìn)行排列。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，圖4所示的面心立方結(jié)構(gòu)包含具有fcc結(jié)構(gòu)的純元素，以及這些純元素的固溶體，和具有衍生結(jié)構(gòu)(如L10和L12)的合金，衍生結(jié)構(gòu)的晶胞類似于fcc晶胞。據(jù)此，除非另有說明，這里使用術(shù)語“fcc“和“fcc結(jié)構(gòu)“應(yīng)理解為包括具有面心立方結(jié)構(gòu)或面心立方衍生結(jié)構(gòu)的成分。其它的成分具有不同的基于fcc布喇菲晶格的晶胞結(jié)構(gòu)，如金剛石(圖5)和NaCl。雖然這些成分不是fcc結(jié)構(gòu)，但據(jù)說這些成分都有一個布喇菲晶格，而布喇菲晶格是fcc，可以按照fcc布喇菲晶格成分來引用這些結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，作為fcc結(jié)構(gòu)的底層，Ag或Ag合金一般來說是優(yōu)選的，但也可以用具有fcc結(jié)構(gòu)的其它適宜的材料，包括Ag、Cu、Al、Au及其固溶體和合金組合物。還可以看出，fcc結(jié)構(gòu)底層的準(zhǔn)確選擇取決于磁性層的期望成分和取向，對此下面將變得更加清楚明白。
此外，可以使用第一底層誘導(dǎo)第二底層的外延生長，第二底層又可誘導(dǎo)在(1120)晶體取向有一個hcp結(jié)構(gòu)的材料的生長；所說的第一底層有一個面心立方晶體結(jié)構(gòu)和(001)的取向，所說的第二底層有一個體心立方結(jié)構(gòu)(圖6)和一個(001)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)以及一個相容的原子間隔。
進(jìn)一步可以看出，圖6所示的體心立方結(jié)構(gòu)包含具有bcc結(jié)構(gòu)的純元素，以及具有衍生結(jié)構(gòu)的這些純元素和合金的固溶體，如B2、D03、和L21，這些衍生結(jié)構(gòu)的晶胞類似于bcc晶胞。照這樣，這里使用的術(shù)語“bcc結(jié)構(gòu)”和“bcc”應(yīng)理解為包括具有體心立方結(jié)構(gòu)和體心立方衍生結(jié)構(gòu)。
具有bcc結(jié)構(gòu)的適宜的底層材料Cr、具有A2結(jié)構(gòu)的Cr合金(如CrV、CrTi、CrMo、CrW、CrMn、B2序的結(jié)構(gòu)材料(如NiAl和FeAl)。具有B2序結(jié)構(gòu)的并且具有可以與NiAl(a=0.2887納米)、FeAl(a=0.291納米)、和Cr(a=0.2884納米)的晶格常數(shù)相比擬的晶格常數(shù)的其它位相也被認(rèn)為是本發(fā)明的bcc底層的優(yōu)秀候選對象。這些材料是AlCo(a=0.286nm)、FeTi(a=0.298nm、CoFe(a=0.285nm)、CoTi(a=0.299nm)、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)、Al2FeMn2(a=0.296nm)、Fe3Al、AlNi2Ta、AlNi2Nb、AlNi2Ti、和它們的組合物。底層還可以由上述列出的材料內(nèi)的兩種或更多種不同的材料層組成?？梢允褂貌牧系母鞣N組合來產(chǎn)生多個層，其中的每一層都是以上討論的前述底層材料之一。
在Co基合金的情況下，(1120)結(jié)晶結(jié)構(gòu)有一個雙晶體的微觀結(jié)構(gòu)，其中的Co晶粒的兩個結(jié)晶垂直變量的容易磁化軸(即，c軸，或方向)或者沿底層的[110]方向，或者沿底層的[110]方向。如果兩個變量的體積部分相等，則在磁性質(zhì)和轉(zhuǎn)矩曲線的平面內(nèi)角度依賴性中，期望得到一個4重的對稱性。兩個有效的容易磁化軸沿[100]方向和
方向出現(xiàn)，產(chǎn)生較高的矯頑力(Hc)、剩磁(S)、和矯頑力垂直度(s*)的數(shù)值，同時[110][110]方向變?yōu)榫哂休^低的Hc、S、和s*的有效硬軸。
尤其是，本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在(001)晶體取向的一個fcc Ag底層將直接引發(fā)一個hcp Co基磁記錄層的生長，或者，具有(001)晶體取向的一個bcc Cr底層將進(jìn)一步誘發(fā)一個hcp Co基磁記錄層生長，其晶體取向為(1120)。這些層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)為Ag(fcc，a=4.09埃)Cr(bcc，a=2.88埃)、和Co(hcp，a=2.507埃，c=4.07；fcc，a=3.544埃)。當(dāng)使用Ag(001)底層結(jié)構(gòu)作為樣板進(jìn)行淀積時，Co的晶胞趨向于以一個(1120)結(jié)晶結(jié)構(gòu)外延生長，因為Ag(001)和Co(1120)的原子間隔是相容的，并且每個結(jié)構(gòu)中的原子都按照類似的方式定位在對應(yīng)的晶體平面內(nèi)。
對比之下，Cr的晶胞的晶格常數(shù)與Ag的晶格常數(shù)沒有匹配得很好。然而，當(dāng)Cr處在(001)取向時，晶胞可能轉(zhuǎn)動，并且Cr(001)晶面的對角晶格尺寸是4.08，這與Ag的晶格常數(shù)匹配得極好。照這樣，當(dāng)使用Ag(001)取向結(jié)構(gòu)作為樣板進(jìn)行淀積時，(001)Cr趨向于在一個轉(zhuǎn)動的(001)取向外延生長。類似地，當(dāng)使用轉(zhuǎn)動的Cr(001)取向結(jié)構(gòu)作為樣板進(jìn)行淀積時，Co的晶胞趨向于在一個(1120)取向外延生長。應(yīng)該注意的是，Co晶胞將從Cr晶胞開始轉(zhuǎn)動，并與Ag晶胞排齊。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以體會到，通過形成固溶體或合金可以改變Ag、Cr、和Co層的晶格間隔。例如，通常使用Cr在具有Co的固溶體中減小Co層的磁化強(qiáng)度，并且在Co基的層中提供晶粒的良好分開。還有，Ta和Pt通常與Co一起形成合金，從而形成Co合金磁性層，這個合金磁性層具有比純Co大的原子晶格間隔。類似地，可以將V加到Cr中，以改變Cr/V固溶體的原子晶格間隔。
本申請人還發(fā)現(xiàn)，在金剛石結(jié)構(gòu)(001)取向的硅單晶片上，可以生長fcc(001)取向的Ag層的接近理想狀態(tài)的晶體。
Ag的接近理想狀態(tài)的(001)取向fcc結(jié)構(gòu)的存在和原子晶格間隔的失配以及Ag和Si的晶胞結(jié)構(gòu)無關(guān)。在Ag(fcc，a=4.09埃)和Si(金剛石立方結(jié)構(gòu)，a=5.43埃)之間的失配是-24.7％。然而，Ag晶胞的一個4×4網(wǎng)格的幾何位置和Si晶胞的一個3×3網(wǎng)格的幾何位置排齊，失配只有0.4％。使用Si基片是有益的，因為這籽晶片容易獲得而且價格便宜，這使這籽晶片成為磁介質(zhì)應(yīng)用的理想基片材料。
進(jìn)行試驗，其中；通過在一個Leybold-heraeus Z-400濺射系統(tǒng)中在一個Si(001)單晶片上進(jìn)行射頻二極管濺射依次淀積Ag、Cr、Co84Cr13Ta3(hcp，a=2.5埃，c=4.16埃)薄膜?？梢詮脑觾?nèi)間隔計算出在每個這樣的界面的晶格失配Cr到Ag=-0.2％，Co84Cr13Ta3到Cr=7.8％(垂直于Co的c軸)和2.0％(沿著Co的c軸)。根據(jù)以上的討論，期望的取向是在Cr(001)[100]‖ Ag(001)[110](1120)上的雙晶體CoCrTa，如圖7所示，其中Si[110]和Si[110]為有效硬軸方向，Si[100]和Si
是有效的容易磁化軸．在淀積膜之前將Si基片放在氫氟酸中腐蝕，以便剝離通常覆蓋基片表面的二氧化硅膜并呈現(xiàn)出氫端的表面而不需要重構(gòu)，見D.B.Fenner，D.K.Biegelsn和R.D.Bringan在J.Appl.Phys.66，419(1989)中所討論的。具體來說，首先在有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗并在去離子水中進(jìn)行漂洗，從而制備出Si(001)晶片。然后將干凈的晶片浸入49％的HF中3分鐘以清除本來就有的二氧化硅，獲得氫端表面，然后用氮氣吹干。按另一種方式，為了在一個(001)取向的Si層上淀積(001)取向的Ag，二氧化硅膜還可以通過退火、在真空中煮沸、或其它方法除去，如由P.Xu，P.Miller，和J.Silcox等人在Mater.Res.SocSynp.Proc.202，19(1991)中所描述的。在(001)晶向的Si層上淀積(001)晶向的Ag。
然后，將經(jīng)過HF腐蝕的硅晶片放入濺射系統(tǒng)，在淀積之前在真空中將其加熱到250℃?；鶋杭s為5×10-7乇。Ar濺射氣體壓力固定在10毫乇，濺射的功率密度約為2.3瓦/厘米2。在Ag或Cr淀積期間不加任何偏壓，但在淀積CoCrTa膜期間要加上-170伏的基片偏壓，這是按照由Y.Deng，D.N.Lambeth，X.Sui，L.-L.Lee和D.E.Laughlin在J.Appl.Phys.73，5557(1993)中描述的方法所規(guī)定的。
通過具有Cu Ka輻射的Riguku x射線衍射儀和一個Philips EM420T透射式電子顯微鏡研究這些膜的微觀結(jié)構(gòu)。X射線衍射儀的掃描全都是在一個Rigaku θ/θ衍射儀上進(jìn)行的，這個衍射儀是在35千伏和20毫安條件下工作的，并具有Cu的Kα輻射。掃描的步長是0.05度，每步2秒。一系列狹縫用來產(chǎn)生一個平行光束；所用的發(fā)散和散射狹縫是1度，接收狹縫是0.3毫米。使用一個彎曲石墨單色儀(曲率半徑224毫米)，從(002)平面開始衍射。一個碘化鈉閃爍探測器在760伏的偏壓下工作，脈沖高度分析器對于基線設(shè)置在54伏，對于窗口設(shè)置在102伏。X射線束的橫截面積約為32平方毫米。在這里稱這種方法為薄膜XRD方法。
用一個尺寸3000的原子力顯微鏡(AFM)檢查Ag薄膜的表面。在一個數(shù)字測量系統(tǒng)的振動取樣/轉(zhuǎn)矩磁力計上完成磁測量。
在圖8a中表示兩個有代表性的Ag/HF-Si(001)樣品的x射線衍射(XRD)光譜。對于Ag膜，只能觀察到強(qiáng)的(002)衍射峰。在Si
晶帶軸電子衍射圖案中(圖8(b))，確認(rèn)有在XRD譜中含有的外延生長，這與圖8(c)中表示的模擬圖案符合得很好。由于在Ag和Si晶格常數(shù)之間存在接近25％的晶格失配，所以圖8(b)中的低強(qiáng)度雙衍射光點的復(fù)雜的但是常規(guī)的分布最可能是由于Ag和Si晶格常數(shù)間近于25％的晶格失配，而且這種分布的特征是具有固定取向關(guān)系的重疊的雙層結(jié)構(gòu)。x射線衍射還表明，在所研究的整個50-1500埃厚度范圍內(nèi)，Ag膜只表現(xiàn)出強(qiáng)的(002)峰，由此可以相信，在極薄的膜中確實產(chǎn)生了Si(001)的良好外延，并且隨著膜的厚度變大，這種外延繼續(xù)產(chǎn)生。
在Si(00)上Ag的生長是由Xu等人建議的，這種生長是Stranski-Krastanov方式，或?qū)蛹訊u方式，其中在一個或幾個2維的單層初始形成后，開始島的3維生長；或者，在一個不完美的Si表面上的一個特定的位置Ag為形成晶核，然后隨著附加材料的淀積Ag島在不斷生長，直到這些島會合時為止。如圖9(a)所示，一個50埃的Ag膜的表面形狀清楚地顯示出一個島的結(jié)構(gòu)。在這些小的厚度Ag膜是不連續(xù)的事實的最大可能的原因是二氧化硅的去除不完全。更加完全地去除氧化物，可能使厚度小于50埃時產(chǎn)生連續(xù)的Ag膜。當(dāng)膜的厚度增加，相鄰的島開始結(jié)合，在125埃時形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，如圖9(b)所示。當(dāng)Ag膜的厚度增加到250埃，形成一個更加連續(xù)形狀的膜。進(jìn)一步增加厚度，導(dǎo)致幾乎連續(xù)的Ag表面，保持和500埃的膜的表面形狀類似的表面形狀(圖9(c))，只是表面的特征尺寸穩(wěn)定擴(kuò)展。
在圖9(d)中也反映了Ag表面形狀的演變過程，圖9(d)表示的是表面的平方根粗糙度(Rrms)和膜的厚度的關(guān)系，經(jīng)HF腐蝕的裸Si表面的Rrms約為4埃。對于50埃的Ag膜，發(fā)現(xiàn)57埃的Rrms，大于標(biāo)稱的膜厚度。表面粗糙度一直到104埃都是增加的，當(dāng)膜的厚度增加到125埃Ag膜時，粗糙度變小。當(dāng)膜的厚度增加到250埃時，粗糙度急驟下降(Rrms=17埃)，這與連續(xù)的Ag層的形成是相附的，然后，當(dāng)Ag膜厚度進(jìn)一步增加時，粗糙度幾乎保持不變。
和在沒有Ag底層樣板時一般觀察到的情況相比，在不同厚度的Ag樣板上生長相同厚度的CoCrTa/Cr薄膜表現(xiàn)出大得多的Cr(002)和CoCrTa(1120)衍射峰。雖然對于所有的Ag厚度都實現(xiàn)了良好的Ag/Si(001)外延生長，但在圖10(a-b)中，在具有足夠大的厚度提供連續(xù)的Ag樣板的Ag底層上淀積的CoCrTa膜表現(xiàn)出較大的矯頑力。
此外，一個125埃厚的Ag樣板的表面粗糙度大于50埃的Ag膜的表面粗糙度(但50埃的Ag膜的Rrms和膜厚度之比較小)，但連接成的網(wǎng)狀的表面結(jié)構(gòu)似乎是強(qiáng)化了外延生長，并且和島狀結(jié)構(gòu)相比加大了CoCrTa(200埃)/Cr(300埃)膜的矯頑力。在極厚的Ag樣板上矯頑力的減小還伴有Ag特征的明顯加大。在不同厚度和不同表面形狀的Ag樣板上Cr膜的生長似乎是對CoCrTa膜的磁性質(zhì)起一定的作用的。顯然，通過改變工藝的條件，例如Ag膜的基片清潔度和粗糙度、淀積速率、和基片偏壓和溫度，可以使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或多或少是連續(xù)的，對于不同的膜厚度導(dǎo)致Co/Cr結(jié)晶結(jié)構(gòu)的相應(yīng)變化。
圖11(a)表示一個CoCrTa/Cr膜的Cr
晶帶軸電子衍射圖，它與圖11(b)的模擬圖樣符合得很好。圖11(c)所示的磁性質(zhì)的周期性變化是CoCrTa膜的雙晶體本質(zhì)的進(jìn)一步證明。還有，在Cr[100]和Si[110]方向之間似乎是存在一種平行關(guān)系。在平面內(nèi)轉(zhuǎn)矩曲線(圖11(d))中的90度的周期性不僅表明雙晶體結(jié)構(gòu)，而且表明兩個CoCrTa取向變量的體積部分是幾乎相等的。使用當(dāng)前的方法，使矯頑力最大并且使表面粗糙度最小所需的Ag樣板的厚度約為500-1000埃。
繼續(xù)進(jìn)行研究，試圖產(chǎn)生Co基材料的結(jié)構(gòu)，這種材料是hcp結(jié)構(gòu)并且是4晶體取向。即，Co(1011)[1210]‖Cr(110)[110]或[110]。于是通過以上討論的方法制備出一種單晶體(110)取向的Si。再有，因為在(110)取向的晶格間隔的長程可相容性，所以當(dāng)使用Si(110)取向作為樣板進(jìn)行淀積時，Ag也能外延生長。在Ag(110)取向?qū)由弦来蔚矸eCr和Co層。
最終的Cr和Co層分別不是預(yù)期的(110)和(1011)。當(dāng)使用Ag層的(110)取向作為樣板進(jìn)行淀積時，Cr在(112)取向外延生長。然后，當(dāng)使用Cr(112)取向作為樣板進(jìn)行淀積以產(chǎn)生具有單晶體(1010)取向的一個Co層時，Co層外延生長。
考察fcc(110)Ag層和bcc(110)的如以前所述的晶體取向表明，Cr的對角晶格面間隔接近等同于Ag的對角晶格面間隔(4.08埃到4.09埃)，Ag的對角晶格面間隔是Cr的原子間隔(5.76埃到4.09埃)的兩倍。鑒于針對Si和Ag觀察到的網(wǎng)格配合，因此期望，bcc(110)層可能會從fcc(110)層樣板按照2個網(wǎng)格到1個網(wǎng)格的大小外延生長出來。
此外，在一個bcc結(jié)構(gòu)中，具有最低能態(tài)的取向是(110)，因為它是密集的原子結(jié)構(gòu)。然而，在bcc(110)取向，存在一個中心原子(圖6)；而在相應(yīng)的(110)fcc取向，并不存在所說的中心原子(圖4)。人們相信，在(110)fcc中缺少中心原子將增加(110)bcc的能態(tài)，因此當(dāng)在(110)Ag上淀積時更為不利。
一個bcc晶格的原子結(jié)構(gòu)應(yīng)是這樣的類似于fcc(110)取向的一個原子排列在(112)平面是可能的，如圖6所示。在(112)平面中的一個量綱是對角晶格面間隔，另一個量綱是在該bcc結(jié)構(gòu)中所說的中心原子和一個角部原子之間的最密集的距離，它是原子半徑的兩倍。
在(112)取向的Cr中，對角晶格面間隔和最密集堆積的尺寸分別是4.08埃和2.50埃。因此，Cr(112)取向也可能沿Ag[110]‖Cr[111]方向與Ag層的7-3個網(wǎng)格在約1％之內(nèi)是晶格匹配的。具有Ag(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Cr(112)結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的原子間隔不如Cr(110)晶胞量綱匹配地那些好。然而，可以相信，在(112)取向中不存在中心原子，將減小與(110)fcc樣板交界的界面處的它的晶格能態(tài)，使其低于(110)取向。因此，bcc將在(112)取向外延生長。
據(jù)此，我們相信，可以使用bcc(112)或fcc(110)在一個Co基的膜中誘發(fā)(1010)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其條件就是原子間隔是相容的。例如，鑒于(112)Cr和(1010)Co的原子間隔的相似性，(1010)Co基材料應(yīng)該直接在(110)fccAg上生長。進(jìn)而有，由于bcc(110)膜在多晶膜中是優(yōu)選的，可以使用大的晶格常數(shù)bcc(110)膜在fcc膜中誘發(fā)一個(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其條件是設(shè)計了原子間隔的可相容性，另一個條件是bcc(110)原子間隔應(yīng)該是不存在誘發(fā)fcc(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的任何一個中心原子。因此，在fcc(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)上可能生長較小晶格常數(shù)的bcc(112)。最終的膜層和結(jié)晶結(jié)構(gòu)可能是Co(1010)/bcc(112)/fcc(110)/bcc(110)/濕潤層。
本發(fā)明和另一方面是使用本發(fā)明的材料結(jié)構(gòu)能夠開發(fā)一種新的記錄介質(zhì)設(shè)計。使用一個單晶體基片(如硅)可以產(chǎn)生一種可控取向的記錄介質(zhì)和傳感器?？梢允褂脝尉w基片外延生長接近理想的底層，這個底層最終成為具有選定的取向的一個磁性層。
在一個實施例中，通過使用這里描述的技術(shù)產(chǎn)生一個接近理想的(112)bcc層，這個層將要誘發(fā)(1010)單晶的外延生長，從而可以產(chǎn)生一個線性尋址的單晶體記錄介質(zhì)。單晶基片通過底層結(jié)構(gòu)向磁性層結(jié)構(gòu)擴(kuò)大繁殖單晶結(jié)構(gòu)。這種情況再加上磁性層結(jié)構(gòu)的單方向取向，就可以形成一個記錄介質(zhì)或傳感器，其中的每個微晶的磁軸都是平行的。容易磁化軸的平行排列可以提供一個線性尋址的記錄介質(zhì)，幾乎沒有或根本沒有信號調(diào)制。此外，線性尋址的記錄介質(zhì)的取向和排列結(jié)構(gòu)有可能降低介質(zhì)噪聲并且提高矯頑力，在理論上矯頑力可以達(dá)到HK。
使用Co/Cr/Ag/Si層進(jìn)行一系列試驗，其目的在于評價在一個(110)fcc結(jié)構(gòu)上從(112)bcc生長的(1010)hcp晶體的特性。在圖12中表示出Co(1010)‖Cr(112)[1010]‖Ag(110)
‖Si(110)
。如先前所述，當(dāng)Ag和Si具有一個公共的晶體取向時，在Ag/Si界面實現(xiàn)4-3的晶格匹配，只有一個0.4％的小的失配。從原子間間隔可以計算出來在Cr/Ag和Co/Cr界面的晶格失配Cr到Ag=-0.2％(沿Ag
方向)和13.5％(垂直于Ag
方向)(一一對應(yīng))，純Co到Cr=-0.5％(沿Co的c軸)和0.4％(垂直于Co的c軸)。如先前曾經(jīng)說明過的，當(dāng)Cr和Ag以7/3的比例(或者重復(fù)的單元)結(jié)成網(wǎng)格時，垂直于Ag
方向的Cr到Ag的失配約為1％。
制備(110)Si單晶基片，然后通過如以前曾經(jīng)討論過的在一個Leybold-Heraeus Z-400濺射系統(tǒng)中的射頻二極管濺射，依次淀積Ag、Cr、Co(純的以及合金的)薄膜。
用帶有Cu Kα輻射的Rigaku x射線衍射儀利用θ/θ和φ掃描XRD研究各個層的外延取向關(guān)系。利用數(shù)字測量系統(tǒng)的振動取樣/轉(zhuǎn)矩曲線磁力計測量Co膜的磁性質(zhì)和轉(zhuǎn)矩曲線。從單晶體Co膜的轉(zhuǎn)矩曲線，可以確定材料的單軸各向異性常數(shù)。
當(dāng)在一個足夠大的場H下轉(zhuǎn)動單晶體樣品時，施加在樣品上的轉(zhuǎn)矩(H)可以由下式表示 同時，當(dāng)T=-MsHsinφ，(2)還可以計算出轉(zhuǎn)矩T。
圖13表示出用在公式(1)中的矢量和角度量的相對關(guān)系。圖14(a-c)分別表示在HF-Si(110)上生長的有代表性的Ag、Cr/Ag、Co/Cr/Ag膜的θ/θXRD譜。在這些譜中只觀察到強(qiáng)大的Ag(220)、Cr(112)、Co(1010)衍射峰，這強(qiáng)烈地顯示了這些膜的外延性質(zhì)。在圖15中表示的是Co/Cr/Ag/HF-Si樣品的φ掃描光譜，以及立體晶體(110)、(112)、和Co(1010)立體投影，它們是解釋這個光譜所必要的。如從立體晶體(110)的立體投影所期望的，圖15(a′)，在單晶體Si(110)基片的Si{004}極掃描光譜中發(fā)現(xiàn)相隔180度的兩個衍射峰(圖15(a))。對應(yīng)于Ag{004}極的兩個峰也相隔180度，這與圖15(b′)的立體投影符合得很好，并且它們似乎是和Si{004}-極光譜中的兩個峰處在相同的φ位置，這就確認(rèn)了在Si
和Ag
之間的平行關(guān)系。
Cr{110}的極光譜(圖15(c))包含兩個峰，這兩峰還是分開180度，與圖15(c′)符合。它們的峰位置和Ag{110}的極掃描中的兩個位置相比移動了90度，這表明Cr[110]方向平行于Ag[110]方向。
在圖15(c′)中的晶體的(112)立體投影只表示一個(001)極。但在Cr{002}極掃描中觀察到兩個衍射峰，這表示有一個額外的極，在圖15(c′)中將其記為(001)′。這就可以建議在Cr(112)膜中存在兩個Cr晶粒疇，如圖16所示的(結(jié)晶平面和結(jié)晶方向都參照疇Ⅰ標(biāo)記)。當(dāng)Cr開始和兩個彼此鏡像的原子結(jié)構(gòu)一起生長時，這兩個疇可能從Cr/Ag外延界面上出現(xiàn)。這兩個疇也可能是Cr生長孿生的結(jié)果。在bcc金屬中，(112)平面是最通用的孿生平面，孿生方向是[111]，如圖16所示的。Cr晶粒的最終的兩個疇具有平行于基片平面的(112)平面，而它的原子結(jié)構(gòu)圍繞垂直于孿生方向的平面是鏡像的。
還有，在Co{1010}極掃描(圖15(d))和Co晶體(1010)投影(圖15(d′))之間存在良好的符合。Co‖Cr[110]的取向關(guān)系也是從觀察中確定的，在Co譜中的兩個峰似乎是和Cr譜中的峰處于相同的位置。小的峰寬度表示Co晶粒的容易磁化軸一般具有單一方向。
在圖17中表示純Co樣品的轉(zhuǎn)矩曲線。它類似于具有180度周期的一個非對稱的正弦曲線。從這個曲線確定的各向異性常數(shù)小于對于大批的Co單晶體所報導(dǎo)的值(4.2-4.5×106爾格/厘米3)。轉(zhuǎn)矩測量的幅度表示Co晶粒的磁化軸良好排列。如表Ⅰ所示，在提高基片偏壓的情況下制備的純Co中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)K1是增加的，這可能表示在某個其他hcp Co結(jié)晶結(jié)構(gòu)中存在層積缺陷。
用外加場或者沿容易磁化軸方向或者沿硬軸方向測量樣品的磁滯回線(見圖18)。對于純Co膜，沿容易磁化軸觀察到一個方形回路，矯頑力在200奧斯特左右，這表示和疇壁移動有關(guān)的一個矯頑力機(jī)制。硬軸回路表示實際上為零開口度的一個曲線，剩磁垂直度S=0.02。這確認(rèn)了在φ掃描中表現(xiàn)出來的良好的容易磁化軸的排列。硬軸回路幾乎完美地落在開放的圓上，這表明與使用從轉(zhuǎn)矩測量確定的各向異性常數(shù)計算出來的點符合得極好。
還制備出單晶體Co84Cr13Ta3/Cr/Ag/HF-Si(110)膜。在CoCrTa膜淀積期間，加上-170伏的基片偏壓。在表Ⅰ中還列出了從轉(zhuǎn)矩曲線(見圖19)確定的各向異性常數(shù)。在圖20中，表示出這個樣品的磁滯回線。對于這個極方的容易磁化軸磁滯回線，獲得的矯頑力是1080奧斯特，而硬軸回路的線性性質(zhì)意味著K2的減小，這與轉(zhuǎn)矩分析是相符的。
表Ⅰ從轉(zhuǎn)矩曲線測量的單軸各向異性常數(shù) 單晶體Co、Cr(112)、和Ag(110)層的生長類似于上述對于Ag(001)、Cr(001)、Co(1120)層的生長。因此，期望一個連續(xù)的Ag樣板以使矯頑力最大并使表面粗糙度最小。
對于使用(111)取向的Si作為基片也進(jìn)行了研究。使用Ag作為一個fcc樣板作進(jìn)一步的測試，并且還發(fā)現(xiàn)，(111)取向的Ag能在(111)取向的Si上外延生長。
(111)fcc提供的晶面具有一個三角形的原子結(jié)構(gòu)，在這個原子結(jié)構(gòu)上此后的層可以外延生長。如圖6所示，bcc層的(111)取向也提供一個三角形的原子結(jié)構(gòu)。然而，當(dāng)在(111)fcc層上淀積時，bcc層沒有產(chǎn)生(111)取向，而是代之以產(chǎn)生一個(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。(110)bcc晶面具有一個長方形形狀的并具有一個中心原子的原子結(jié)構(gòu)。如先前討論過的，(110)取向代表bcc層的最低能態(tài)。因此，根據(jù)fcc和bcc層的相對原子晶格間隔，bcc層采取(110)取向而不采取(111)取向在能量方面更有利。因為(111)fcc結(jié)晶結(jié)構(gòu)的三角形形狀有3重對稱性，所以bcc的&#60110&#62方向是對稱排列的。
在(110)取向的Cr上淀積Co將產(chǎn)生一個具有(1011)四晶體取向的Co層。在一個幾乎是理想的晶體上產(chǎn)生晶粒的hcp四晶體取向?qū)⑻峁┮粋€磁層，這個磁層的容易磁化軸相對于在單晶體Si上外延生長的Ag有四個方向。結(jié)果，這個結(jié)構(gòu)有12個可能的容易磁化方向。此外，雖然薄膜層的去磁化場趨向于略微提及矯頑力，但這個去磁化場也趨向于使容易磁化軸進(jìn)入膜的平面。在這個結(jié)構(gòu)中，雖然介質(zhì)的磁取向在12個可能的方向是分立的，但介質(zhì)的這個磁取向已經(jīng)限制了周邊的變化。照這樣，有可能產(chǎn)生縱向取向的Co基磁介質(zhì)，這種磁介質(zhì)可以用在旋轉(zhuǎn)存儲設(shè)備應(yīng)用中，例如硬盤和軟盤，這種磁介質(zhì)可能提高可達(dá)到的矯頑力，這個可達(dá)到的矯頑力高于當(dāng)前正在使用的兩維的似乎隨機(jī)取向的Co基介質(zhì)的受到限制的矯頑力。
垂直記錄對于未來的高密度磁數(shù)據(jù)存儲器是一個大有前途的候選對象，并且Co基合金薄膜至今仍是研究得最廣泛的用于未來的硬盤的垂直(磁場型磁共振成像設(shè)備)介質(zhì)。Co晶粒的垂直c軸取向和高矯頑力是在高密度下實現(xiàn)單晶體和低噪聲記錄性能的兩個關(guān)鍵因素。因為大多數(shù)垂直記錄傳感器具有受到極大限制的、不陡峭的、磁頭磁場梯度，所以記錄的轉(zhuǎn)變過程趨向于不陡峭。然而，如果垂直介質(zhì)極強(qiáng)地取向，在Co微晶的c軸實際上沒有任何彌散，那么，這就可以對小于理想的記錄磁頭磁場梯度進(jìn)行補(bǔ)償。因此，期望生產(chǎn)一個強(qiáng)取向(0002)垂直Co層，用在垂直記錄介質(zhì)中。
(0002)取向提供一個密集堆積的原子結(jié)構(gòu)，并且對于hcp結(jié)構(gòu)來說是最低能態(tài)。因此，如果沒有任何外延的界面在材料上誘發(fā)不同的取向(結(jié)晶結(jié)構(gòu))的話，Co基材料趨向于以一個微弱的(0002)結(jié)晶結(jié)構(gòu)自然生長。先前的一些研究也企圖使用Ti在Co層中誘發(fā)較高質(zhì)量的(0002)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。然而，如分別在CoCrPt/Ti/玻璃和CoCrPt/Ti/氧化硅的x射線衍射圖樣所示的(圖21(a)和21(b))，Ti層一般來說不能很好地定向。于是，可以得出結(jié)論，Ti不能用作籽晶層，但從本質(zhì)上看，可以用作濕潤層，濕潤層可以消除基片或先前在Co基層下淀積的層的取向的影響。
還有，在一個fcc結(jié)構(gòu)上直接淀積Co基的材料，一般來說將導(dǎo)致具有先前的一個fcc層的一個fcc結(jié)構(gòu)和取向的一種Co基材料。在一個(111)取向，fcc結(jié)構(gòu)是在最低的能態(tài)，因此，Co基的層很可能產(chǎn)生一個強(qiáng)的fcc(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個結(jié)晶結(jié)構(gòu)因為是立方結(jié)構(gòu)，所以將產(chǎn)生低的矯頑力磁薄膜。
本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用(111)fcc作為樣板，并使用一個中間hcp樣板，就能夠外延生長取向極好的(0002)Co基的層。具體來說，如果在(111)Ag上淀積Ti，則Ti將取(0002)取向，這個取向有類似于fcc(111)取向的原子面晶格，如圖22所示。Ti的(0002)取向明顯改善了在(0002)取向外延生長的Co基的層，從而可以產(chǎn)生接近理想的垂直取向的記錄介質(zhì)。Ti的晶格常數(shù)(a=2.9512，c=4.6845)和Co的晶格常數(shù)(a=2.507，c=4.070)的比較結(jié)果表明在晶格之間的一個失配；然而，Ag和最終的Ti層的長程取向給出了6×6網(wǎng)格的Co晶胞與5×5網(wǎng)格的Ti晶胞的排列。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會注意到，在fcc和hcp樣板層中使用的特定的成分必然要依賴于期望的磁性層的晶格間隔。例如，hcp樣板層必須有與fcc層相容的晶格間隔，并且在淀積溫度和處理條件的范圍內(nèi)不應(yīng)該有穩(wěn)定的fcc位相。例如，當(dāng)在磁性層中使用不同的Co合金時，可以使用不同的成分作為hcp樣板底層，以便改變hcp樣板的晶格大小。
還可以使用接近理想的(11)fcc樣板誘發(fā)其它的fcc結(jié)構(gòu)的外延生長，這和fcc Co層的生長類似。具體來說，在fcc樣板上可以外延生長軟磁材料，如Ni和NiFe坡莫合金。在這些fcc結(jié)構(gòu)中，容易磁化軸位于(111)平面附近；因此，軟磁層將為垂直記錄期間垂直于這個軟磁層產(chǎn)生的磁場的平面內(nèi)返回通路提供一個閉合回路。軟磁材料可能繁殖擴(kuò)大用于(0002)hcp樣板和(0002)hcp Co基的層的(111)取向。
此外，一個(0002)Co基的層可以提供一個樣板，這個樣板將進(jìn)一步誘發(fā)軟磁材料在一個(111)取向外延生長，為垂直介質(zhì)形成一個薄的頂部保磁層。值得注意的是，這個保磁層也具有主要在這些層的平面內(nèi)的容易磁化軸。
進(jìn)行一系列測試以評價(0002)Co基的磁性層的特征。按照先前討論過的方式，制備Si并淀積Ag、Ti、Co68Cr20Pt12薄膜。如先前討論過的，用帶有Cu Kα輻射的Rigaku x射線衍射儀利用θ/θ和φ掃描兩種方法研究外延取向關(guān)系。利用數(shù)字測量系統(tǒng)的振動取樣磁力計測量CoCrPt膜的磁性質(zhì)。在Co合金中的Cr和Pt含量有效地減小了飽和磁化強(qiáng)度，因此更適合于垂直記錄。(即，Ku＞πMs2)在圖23(a)中，表示出在HF-Si(111)上生長的有代表性的CoCrPt(50納米)/Ti(50納米)/Ag(12納米)膜的x射線衍射光譜。在這些光譜中，只能觀察到對應(yīng)于CoCrPt(0002)、Ti(0002)、Ag(111)平面的那些峰，這表明這些膜有一個良好的取向。作為比較，CoCrPt(50納米)/Ti(50納米)膜也是直接在HF-Si(111)上生長的，沒有薄的Ag樣板，并且在圖23(b)中的x射線光譜表示一個良好的但較弱的Ti(0002)峰。薄Ag層的存在能加強(qiáng)Ti的外延生長，這導(dǎo)致一個加強(qiáng)的CoCrPt(0002)峰。要注意，Ag(111)的衍射峰和Ti(0002)峰有相同的角度；但因為使用了一個12納米的Ag膜，所以Ag峰對于峰的高度不應(yīng)有明顯的貢獻(xiàn)。圖23(c)表示CoCrPt/Ag(111)/HF-Si(111)的衍射峰，這個衍射峰展示出一個極強(qiáng)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，對此下面將作進(jìn)一步地考慮。
圖24表示CoCrPt/Mi/Ag/HF-Si樣品和具有較少層的樣品的φ掃描光譜，以及立方晶體(111)和Co(0001)立體投影，這個立體投影是解釋光譜必不可少的。如從(111)立體投影所期望的(圖24(a′))，在單晶Si(111)基片的Si{220}極掃描光譜中發(fā)現(xiàn)相隔120度的3個衍射峰(圖24(a))。
在圖24(b′)中的立方晶體(Ag/HF-Si)的(111)立體投影只表示出3個(110)極點。但在Ag{220}極掃描中觀察到6個衍射峰，這表示有額外的極點，在圖24(b′)中用十字交叉線表示之。這樣我們就可以假定，在Ag(111)膜中，存在Ag晶粒的兩個結(jié)晶疇。當(dāng)Ag以兩個不同的但彼此成鏡像的原子結(jié)構(gòu)開始生長時，這兩個疇從Ag/Si外延界面出現(xiàn)的可能性最大。這兩個疇也可以是Ag孿晶生長的結(jié)果。在fcc金屬中，(111)平面是最有可能成為共用的孿晶平面，孿晶方向是[112]。Ag晶粒的最終的兩個疇的(111)平面與基片平面平行，還有，原子結(jié)構(gòu)相對于和孿晶方向垂直的平面呈鏡像關(guān)系。在Ag{220｝極掃描光譜中的第一、第三、和第五峰和Si{220}掃描中的3個峰處在相同的位置，這就確認(rèn)了在Si[112]方向和Ag[112]方向之間的平行關(guān)系。
在圖24(c)所示的對于(Ti/Ag/HF-Si)膜的Ti{1011}極掃描光譜中觀察到6個峰，這與立體投影(圖24(c′))符合得很好。還確認(rèn)了在Ti[1010]方向和Ag[112]方向之間的平行關(guān)系。還在CoCrPt{1011}極掃描[圖24(d)](Co/Ti/Ag/HF-Si)和Co晶體(0001)投影[圖24(d′)]之間發(fā)現(xiàn)良好的符合。CoCrPt{1011}‖Ti[1010]的取向關(guān)系也是從觀察確定的，在Co光譜中的6個峰和Ti光譜中的峰是處在相同的φ位置。
將CoCrPt/Ti/Ag/HF-Si(111)樣品的的磁性質(zhì)和其它4個樣品的磁性質(zhì)進(jìn)行比較的結(jié)果在表Ⅱ中列出。讓外加磁場垂直于膜平面，測量矯頑力(Hcl) 圖25(a1-e1)和(a2-e2)分別表示樣品A-E的垂直(容易磁化軸)和平面內(nèi)(硬軸)磁滯回線。由于存在去磁化場，所以沿垂直方向觀察到一個彎曲的方形回路。在硬軸平面內(nèi)回路中的開放性和非零矯頑力可能來源于晶粒間的相互作用，或者簡直就是最大外加磁場強(qiáng)度不足以使這些樣品飽和。硬軸回路的曲率最可能來源于先前針對Co(1010)膜討論過的各向異性常數(shù)K2的非零值。
在表Ⅱ中，樣品A和B是分別淀積在一個玻璃基片和一個由天然氧化物覆蓋的Si(111)晶片上的CoCrPt/Ti膜。樣品的XRD光譜(圖21(a)和21(b))在兩個樣品中都沒有表現(xiàn)出有一個Ti晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，如先前討論過的。還有，樣品A和B的矯頑力很低，可能是因為Co層沒有在(0002)取向外延生長，但在膜逐漸變厚時自發(fā)地緩慢產(chǎn)生某種(0002)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這將在c軸取向引起彌散。圖25(a1-b1)和(a2-b2)中表示的磁滯回線的形狀也表明這個較差的取向。在樣品C和D中獲得了較高的矯頑力和較理想形狀的磁滯回線(圖25(c1-d1)和(c2-d2))，其中在經(jīng)HF腐蝕的Si(111)上生長取向的膜，這與圖23(a-b)所示的樣品C和D的XRD光譜是一致的。
如先前討論過的，在樣品D中淀積Ti層之前引入一個12納米的薄的Ag層，將改善Ti和Co合金的取向。XRD光譜(圖23(a))表示Ti(0002)峰，和樣品C的光譜(圖23(b))相比，得以極大的加強(qiáng)。對于具有薄達(dá)10納米的Ag的樣品，可以清晰地看見經(jīng)過改進(jìn)的Co膜的取向，而對于所有較大厚度來說，這種改進(jìn)的取向仍舊是有效的。人們相信，使用一個Ag層改進(jìn)的Co(0002)取向保持在10納米厚度以下，其可能的條件只是維持一個連續(xù)的層。然而，由于測試設(shè)備的局限性，這個范圍的下限是不可能更加明確地定義的。
磁滯曲線表明，樣品A-D的矯頑力隨著膜的取向的質(zhì)量的提高而增加。和高度取向一樣，對于較厚的Ag層獲得了類似的矯頑力結(jié)果。
通過在HF-Si(111)上的一個50納米Ag底層上直接淀積一個50納米的CoCrPt膜制備樣品E，并對其進(jìn)行測試，以便與CoCrPt/Ti/Ag/Si膜進(jìn)行比較。在圖25(e1和e2)中表示樣品E的磁滯曲線。XRD譜(圖23(c))表示CoCrPt膜的一個極強(qiáng)的晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。然而，和在Ti上生長的或者有Ag或者沒有Ag的樣品相比，樣品E的矯頑力較低，這表明，Co位相作為一個fcc結(jié)構(gòu)存在可能性是最大的。
使用一個純Co靶進(jìn)行附加的測試，以便測試具有高4πMs2的材料的外延生長的生命力。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，高度外延生長的純Co膜，CO/Ag(111)/HF-Si(111)可在Ag膜上生長；然而，由于純Co的高4πMs2，2πMs2＞Ku，所以磁化發(fā)生在基片平面內(nèi)。強(qiáng)磁化可能導(dǎo)致具有一個大的K2值的純Co垂直膜，類似于先前討論過的縱向單晶體純Co的K2值。在Co膜中包括Cr或其它磁稀釋劑對于在磁場檢測設(shè)備中使用的層的產(chǎn)生可能是必要的。如果發(fā)現(xiàn)矯頑力充分地低，則甚于可能產(chǎn)生磁泡膜。
其它的fcc樣板和底層也可來改善膜的晶格的匹配。Cu的原子晶格間隔可以和Co的原子晶格間隔相比擬，并且和Ag的原子晶格間隔相比擬的程度較差。制備并測試一個Co(1000埃)/Cu(500埃)/Ag(300埃)/Si(111)膜。如圖26(a)所示，Cu(111)和Co(0002)層這兩者都表現(xiàn)出從Ag(111)樣板的異常強(qiáng)烈的外延生長。對比之下，Cu的原子晶格間隔一般來說不太和Si的原子晶格間隔相容。因此，一個Co(1000埃)/Cu(500埃)/SI(111)膜在Cu層或者在Co層都不會產(chǎn)生強(qiáng)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，如圖26(b)所示。
在磁場傳感器中，如磁記錄頭和回放磁阻和旋轉(zhuǎn)閥磁頭，一般期望產(chǎn)生具有(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的NiFe，以便允許提供極軟的磁性。理想的情況是，在(111)取向能夠產(chǎn)生坡莫合金和其它軟磁材料，這將導(dǎo)致靠近基片平面的3重取向的容易磁化軸(111)。
對于傳感器設(shè)備，除了有益地使用了經(jīng)過取向的軟磁材料外，我們相信，還可以產(chǎn)生具有軟磁底層和/或甚于軟磁表層(保磁介質(zhì))的垂直介質(zhì)。例如， CoCrPtTa(0002)/Ti(0002)/Ag(111)/NiFe(111)/Cu(111)/Ag(111)/HF-Si(111)可能給一個經(jīng)過取向的軟底層提供強(qiáng)取向的垂直硬磁層。
使用先前描述過的技術(shù)，在經(jīng)過HF清洗的Si(111)基片的不同底層上濺射淀積坡莫合金(按重量計Ni79％，F(xiàn)e21％)膜，只是在淀積之前要將膜加熱到260℃。在下面的表Ⅲ中表示出坡莫合金膜的組成表Ⅲ 在圖27(a-f)中表示的是每個膜的XRD光譜。如圖27(a)所示，當(dāng)在(111)Si上淀積時，NiFe只產(chǎn)生很弱的(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。然而，在淀積坡莫合金之前在(111)Si上淀積一個fcc(111)Ag樣板底層，將在NiFe層中產(chǎn)生強(qiáng)的(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這由在XRD測試期間檢測到的計數(shù)增加了20倍予以證明。
此外，通過使用一個(111)fcc，例如Cu(a=3.61埃)，它具有比Ag(a=4.08埃)好的晶格匹配，可以進(jìn)一步增加NiFe的(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)(Ni(fcc)，a=3.52埃；Fe(fcc)，a=3.65埃)。如圖27(c-e)所示，Cu底層進(jìn)一步增加了NiFe的(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
類似地，為了與NiFe的(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行比效，在Cu/Ag/Si(100)-HF樣板上還要淀積NiFe(100)。磁性質(zhì)的用BH回線指示器特征化。確定樣品E和F的平面內(nèi)矯頑力，并且表示如下* 沿Cu/Ag/Si(111)樣板的容易磁化軸的NiFe(111)的矯頑力小于3奧斯特，而在Cu/Ag/Si(100)樣板上的NiFe(100)膜的平面內(nèi)矯頑力接近30奧斯特。這表明，這個NiFe合金的容易磁化軸在&#60111&#62方向，并且材料的各向異性常數(shù)K1是負(fù)的，這進(jìn)一步證實在這些強(qiáng)取向(111)NiFe膜中可以實現(xiàn)極軟的磁性。進(jìn)而，通過在存在外加磁場的情況下進(jìn)行這種淀積，可以進(jìn)一步減小矯頑力。
對于具有軟磁底層的垂直介質(zhì)總是存在的問題之一是和軟底層有關(guān)的介質(zhì)噪聲。對于傳統(tǒng)的非取向的NiFe軟磁膜，巴克豪森噪聲一直是一個問題，所說的巴克豪森噪聲和粘結(jié)在晶粒邊界的NiFe疇壁有關(guān)。我們相信，來源于在(111)單晶體Si上外延生長的3重平面內(nèi)取向有助于減小這種噪聲源。類似地，還可能把一個軟磁保磁層放在Co合金的頂部，例如NiFe(111)/Cu(111)/Ag(111)/CoCrPtTa(0002)/Ti(0002)/Ag(111)/NiFe(111)/Cu(111)/Ag(111)/HF-Si(111)。
此外，對于在常規(guī)的基片上制備的Co/Pt和Co/Pd的超晶格狀的多層已經(jīng)研究了好幾年了。通過使用對于單晶體Si(111)基片描述過的結(jié)構(gòu)，有可能生長這些類型的更加強(qiáng)烈取向的膜。例如Ag(111)/Si(111)、Ti(0002)/Ag(111)/Si(111)、或Ti(0002)/Si(111)之類的底層/基片可能是適當(dāng)?shù)??？梢韵嘈牛€可以對Al(111)/Ag(111)/HF-Si(111)進(jìn)行陽極化處理，以產(chǎn)生自身高度定序的多孔結(jié)構(gòu)，在此多孔結(jié)構(gòu)中可以電鍍Co合金，以形成自身組合定序的磁陣列(SOMA)。
按本發(fā)明的另一個方面，本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，還可以利用晶格匹配的(110)bcc結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生(111)fcc結(jié)構(gòu)，而不用接近理想的(111)單晶體Si。在沒有單晶體的情況下，(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度取決于(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。因此，Ag(111)可能以一個強(qiáng)的(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)在一個(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Cr或CrMn上生長，又可能依次利用于生長先前描述過的具有強(qiáng)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的(111)NiFe或(110)bcc、(0002)或(0001)Co基的層。進(jìn)而，因為由于具有原子密集的表面結(jié)構(gòu)獲得了質(zhì)量合格的(110)bcc結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所以在這些層上可以獲得幾個高質(zhì)量的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。例如，經(jīng)過Co(1010)/bcc(112)/fcc(110)/bcc(100)層、 或者甚于Co(1010)/bcc(112)/bcc(112)層的適當(dāng)?shù)木Ц裣嗳菪?，可以誘發(fā)多晶的單晶鈷。具體來說，具有晶胞晶格常數(shù)a≈5.0(Ba、BaCa、等)、a≈3.5(La、β-Zr)、a≈3.75(LaZn、LaAg、NdAl、CeAg)的(110)bcc和bcc衍生物對于fcc(110)結(jié)構(gòu)(如Ni、Co、和Cu)是合適的匹配物，并且具有a≈5.7(Rb)的(110)bcc結(jié)構(gòu)能與Ag(110)合理匹配以產(chǎn)生Co(1010)/Cr(112)[111]/Ag(110)[110]Rb(110)[100]；Co(1010)/Cr(112)[111]/Ba(110)[100]；和Co(1010)/Cr(112)[111]/Ni(110)[110]/Ba(110)[100]。
圖28(a-b)表示在玻璃基片上生長的各種Ag(111)底層膜在有和沒有(110)CrMn底層的條件下的x射線衍射光譜。在圖28(a)中，fcc結(jié)構(gòu)的低能(111)取向是主要的取向，但(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)是弱的，并且在這個光譜中還觀察到其它的取向。對比之下，圖28(b)表示在CrMn層上將要強(qiáng)烈地展開的Ag(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度接近7倍于沒有bcc層時的(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
圖29(a)和(b)表示直接淀積在一個玻璃基片上的以及淀積在一個Cu膜上、所說的Cu膜在260℃下又淀積在一個玻璃基片上的一個50納米NiFe膜的XRD光譜。如所期望的，兩膜均不產(chǎn)生強(qiáng)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且對于NiFe/玻璃膜，觀察到(111)和(200)NiFe取向的弱峰。對比之下，圖29(c-d)表示在室溫下淀積的Cu(100納米)/Ag(100納米)/Cr(30納米)/玻璃和Cu(100納米)/Cr(30納米)/玻璃的XRD光譜，這個光譜展示出強(qiáng)大的峰，這些峰表明在膜中有一個強(qiáng)大的(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
如可以期望的，在Cr/玻璃層上的Ag層中，(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度小于在單晶Si(111)上的這個(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。然而，使用晶格匹配的bcc層可提高基片選擇的靈活性，并且可以提供一個多晶層，用來誘發(fā)極強(qiáng)的(111)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。例如，可以在一個常規(guī)的旋轉(zhuǎn)記錄介質(zhì)上產(chǎn)生具有一個四方晶體(1011)或(0002)垂直取向的Co基層，其中晶體在介質(zhì)平面是隨機(jī)的，并且在晶體內(nèi)部具有四方晶體的或垂直的定序。
圖30表示通過向玻璃基片上射頻二極管濺射制備的各種厚度的典型Cr膜的XRD掃描圖形。(110)的峰值隨膜的厚度近似線性地增加，這是因為從較厚的膜上將衍射較多的x射線，這和透射是不同的。另一方面，本底信號的峰-峰漲落或噪聲是相對平緩的。比較50納米厚的膜的(110)信號峰值高度與噪聲的峰-峰值，人們可以看見，這個比值小于10。類似地，如果取較厚膜的信號峰值并用膜厚度和50納米的比值去除，則可以得到大致相同的峰值信噪比。因此，我們可以看見，50納米膜的x射線衍射峰值的典型的信噪比是小于1的。但在一般情況下，通過以低淀積速率的偏置進(jìn)行處理或在濕潤層上進(jìn)行淀積，可以使這些信噪比有所改善。然而，這些改進(jìn)的峰值遠(yuǎn)不如本發(fā)明的膜中表現(xiàn)出來的那么強(qiáng)。向(110)Cr淀積fccAg，然后向Ag淀積Cr，導(dǎo)致由圖28和29的結(jié)果展現(xiàn)出來的強(qiáng)大得多的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這里通過Cr(110)層使Ag的結(jié)晶結(jié)構(gòu)得到明顯的改進(jìn)。
本發(fā)明的強(qiáng)取向?qū)拥男阅茈S著膜的晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)性能的提高而提高。因此，優(yōu)選的作法是，本發(fā)明的膜的XRD信噪比為每個50納米膜厚度至少10∶1，這個信噪比是通過這里描述的薄膜XRD方法確定的。雖然使用信噪比較低的膜能實施本發(fā)明，但很可能不像具有較高信噪比的膜那樣體現(xiàn)出本發(fā)明的優(yōu)點。
使用bcc(110)層誘發(fā)(111)fcc層，可以提供具有強(qiáng)的(0002)取向的Co基的磁性層，這個磁性層可以包含在常規(guī)的磁介質(zhì)中，用在使用簡單的底層和磁結(jié)構(gòu)的垂直記錄應(yīng)用中，例如CoCrPtTa(0002)/Ti(00022)/Ag(111)/Cr(110)/玻璃。這些層在帶有和不帶有軟磁底層和保磁介質(zhì)表層的磁-光介質(zhì)和垂直磁介質(zhì)這兩者當(dāng)中都是有用的。
具有(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Cr合金膜一般來說是容易實現(xiàn)的，這是因為(110)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的表面是bcc晶體的最低能量的、密集的表面。已經(jīng)表明，通過淀積極厚的層，并在室溫下淀積，其中使用低的淀積速率，并且最好使用濺射淀積期間的基片偏壓，從而可以制備出Cr(110)。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到，在不偏離本發(fā)明的范圍的條件下可以對本發(fā)明的方法和設(shè)備的特定方面進(jìn)行一系列的改進(jìn)和變化。期望這些改進(jìn)和變化都由上述的說明書和下面的權(quán)利要求書所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種記錄介質(zhì)，包括一個基片；一個具有(1010)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Co或Co合金膜，它形成一個磁記錄層；一個底層結(jié)構(gòu)，它具有(1)至少一個第一底層，第一底層具有一個面心立方結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說基片和所說磁性層之間，和(2)至少一個第二底層，第二底層具有一個體心立方結(jié)構(gòu)和一個(112)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說第一底層和所說磁性層之間。
2.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說第二底層包括Cr合金固溶體。
3.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的第二底層包括從以下組中選出來的一種材料B2、D03、和L21體心立方衍生結(jié)構(gòu)。
4.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的第二底層包括從以下組中選出來的一種材料Cr、Cr合金、和具有B2定序結(jié)構(gòu)的并且晶格常數(shù)基本上可以和Cr比擬的一種材料。
5.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的第二底層包括從以下組中選出來的一種材料Cr、CrV、CrMo、CrW、CrTi、CrMn、NiAl、AlCo、FeAl、FeTi、CoFe、CoTi、CoHf、CoZr、NiTi、CuBe、CuZn、AlMn、AlMn、AlRe、AgMg、Al2FeMn2、AlNi2Ta、AlNi2Nb、AlNi2Ti、Fe3Al、和它們的組合物。
6.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的第一底層包括L10和L12面心立方衍生結(jié)構(gòu)。
7.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的第一底層包括從以下組中選出來的一種材料Ag、Au、Cu、Al、及其組合物。
8.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的第一底層由Ag構(gòu)成。
9.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的第一底層由Ag構(gòu)成；所說第二底層由Cr構(gòu)成；并且所說基片包括一個Si(110)單晶。
10.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于進(jìn)一步包括一個籽晶層，它位于所說的基片和所說的磁記錄層之間。
11.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于進(jìn)一步包括一個濕潤層，它位于所說的基片和所說的磁記錄層之間。
12.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于；所說的基片是在上邊淀積有濕潤層的多晶基片，所說的記錄介質(zhì)進(jìn)一步包括第三底層，第三底層具有體心立方結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所說的晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說濕潤層和所說第一底層之間。
13.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說基片包括一個非氧化的Si(110)單晶體。
14.權(quán)利要求13的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的第一底層包括從以下組中選出來的一種材料Ag、Au、Cu、Al、及其組合物。
15.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的磁性層包括從以下組中選出來的一種Co合金CoCr CoSm CoPr CoP CoNi CoPtCoNiCr CoNiZr CoPtNi CoCrTa CoCrPt CoCrP CoCrTaSiCoCrPtSi CoCrPtB CoCrPtTa CoCrPtTaB CoCrPtTaNb及其組合物。
16.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的底層結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一個中間層，所說的中間層位于所說第二底層和所說磁記錄層之間。
17.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于進(jìn)一步包括一個第二磁記錄層和一個內(nèi)層，所說第二磁記錄層由Co或Co合金構(gòu)成，所說內(nèi)層位于所說第一和第二磁記錄層之間。
18.權(quán)利要求1的記錄介質(zhì)，其特征在于所說介質(zhì)的晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的每50納米厚的XRD信噪比至少為10∶1，這個比值是由薄膜XRD方法確定的。
19.一種記錄介質(zhì)，包括一個基片；一個具有(1010)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Co或Co合金膜，它形成一個磁記錄層；一個底層結(jié)構(gòu)，它具有(1)至少一個第一底層，第一底層具有一個體心立方結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說基片和所說磁性層之間，和(2)至少一個第二底層，第二底層具有一個體心立方結(jié)構(gòu)和一個(112)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說第一底層和所說磁性層之間。
20.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括權(quán)利要求1-19中任何一個所述的記錄介質(zhì)；和一個磁傳感器，它距所說介質(zhì)極近地定位以便向所說介質(zhì)記錄數(shù)據(jù)和自所說介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)。
21.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括一個記錄介質(zhì)，所說記錄介質(zhì)包括一個基片；一個具有(1010)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Co或Co合金膜，它形成一個磁記錄層；一個底層結(jié)構(gòu)，它具有(1)至少一個第一底層，第一底層具有一個面心立方結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說基片和所說磁性層之間，和(2)至少一個第二底層，第二底層具有一個體心立方結(jié)構(gòu)和一個(112)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說第一底層和所說磁性層之間；和一個磁傳感器，它距所說介質(zhì)極近地定位以便向所說介質(zhì)記錄數(shù)據(jù)和自所說介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)。
22.一種在基片上產(chǎn)生一個具有(1010)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Co或Co合金磁性層的方法，所說方法包括如下步驟提供一個底層結(jié)構(gòu)，其特征在于它在一個基片上提供至少一個第一底層，第一底層具有一個面心立方結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且從第一底層生長至少一個第二底層，第二底層具有一個體心立方結(jié)構(gòu)和一個(112)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)；在第二底層上淀積一個Co或Co合金磁性層。
23.權(quán)利要求22的方法，其特征在于所說方法進(jìn)一步包括提供一個具有(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基片；和所說提供第一底層的步驟包括在基片上生長具有(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一底層。
24.權(quán)利要求22的方法，其特征在于所說方法進(jìn)一步包括提供一個具有(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的非氧化單晶體Si基片；所說提供第一底層的步驟包括在基片上生長具有(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的由Ag構(gòu)成的第一底層；和所說提供第二底層的步驟包括在基片上生長具有(112)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第二底層，所說第二底層由Cr、Cr合金、或具有B2定序結(jié)構(gòu)并且晶格常數(shù)基本上和Cr相比擬的材料構(gòu)成。
25.一種記錄介質(zhì)，包括一個基片；一個具有(0002)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Co或Co合金膜，它形成一個磁記錄層；一個第一底層結(jié)構(gòu)，它具有(1)至少一個第一底層，第一底層具有一個面心立方結(jié)構(gòu)和一個(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說基片和所說磁性層之間，和(2)至少一個第二底層，第二底層位于所說第一底層和所說磁性層之間，以便在所說磁記錄層中誘發(fā)(0002)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
26.權(quán)利要求25的記錄介質(zhì)，其特征在于；進(jìn)一步包括一個第三底層，第三底層具有體心立方結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說第一和第二底層之間。
27.權(quán)利要求25的記錄介質(zhì)，其特征在于所說第二底層包括一個六角密集結(jié)構(gòu)和一個(0002)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
28.權(quán)利要求25的記錄介質(zhì)，其特征在于所說第一底層由Ag構(gòu)成；并且，所說基片由Si(111)單晶體構(gòu)成。
29.權(quán)利要求29的任何一個的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的第二底層由Ti構(gòu)成。
30.權(quán)利要求25的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的第二底層包括一個面心立方結(jié)構(gòu)，它具有(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)和可與所說磁記錄層相比擬的原子間隔。
31.權(quán)利要求25-30的記錄介質(zhì)，進(jìn)一步包括一個軟磁層，并且具有一個面心立方結(jié)構(gòu)和一個(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所說的晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說磁記錄層和所說第一底層之間。
32.權(quán)利要求31的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的軟磁層由NiFe構(gòu)成。
33.權(quán)利要求25的記錄介質(zhì)，其特征在于所說的基片包括一種從以下的組中選出來的基片材料玻璃、涂敷NiP的Al、玻璃陶瓷、陶瓷、和SiC；和第三底層具有體心立方結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說基片材料上。
34.權(quán)利要求33的記錄介質(zhì)，其特征在于所說第三底層由Cr、Cr合金、或具有B2定序結(jié)構(gòu)的材料構(gòu)成。
35.權(quán)利要求25的記錄介質(zhì)，其特征在于進(jìn)一步包括第二底層結(jié)構(gòu)，它位于所說磁性層和所說第一底層結(jié)構(gòu)之間；和一個軟磁層，它具有面心立方結(jié)構(gòu)和一個(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說第一和第二底層結(jié)構(gòu)之間。
36.權(quán)利要求35的記錄介質(zhì)，其特征在于所說第二底層結(jié)構(gòu)具有(1)具有面心立方結(jié)構(gòu)和一個(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第一底層，和(2)具有六角密集結(jié)構(gòu)和一個(0002)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第二底層；并且所說第一底層結(jié)構(gòu)的所說第二底層是一個具有(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的面心立方結(jié)構(gòu)。
37.權(quán)利要求36的記錄介質(zhì)，其特征在于所說軟磁層由NiFe構(gòu)成；所說第一和第二底層結(jié)構(gòu)中的每一個的所說第一底層是Ag；所說第一底層結(jié)構(gòu)的所說第二底層是Cu；所說第二底層結(jié)構(gòu)的所說第二底層是Ti；并且，所說基片包括Si(111)單晶體。
38.一種磁光數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括權(quán)利要求25-37中任何一個所述的記錄介質(zhì)。
39.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括權(quán)利要求25-37中任何一個所述的記錄介質(zhì)。
40.一種傳感器，包括一個基片；一個軟磁層，具有面心立方結(jié)構(gòu)和一個(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)；一個第一底層，第一底層具有一個體心立方結(jié)構(gòu)和一個(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)；這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說基片和所說軟磁層之間，和一個第二底層，第二底層具有一個面心立方結(jié)構(gòu)和一個(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說第一底層和所說軟磁層之間。
41.權(quán)利要求40的傳感器，其特征在于所說第一底層由Cr構(gòu)成；所說第二底層由Ag或Cu構(gòu)成；所說軟磁層由Ni、NiFe合金、面心立方結(jié)構(gòu)的Co、或面心立方結(jié)構(gòu)的Co合金構(gòu)成。
42.權(quán)利要求40-41的傳感器，其特征在于所說基片是Si(111)單晶體。
43.一種記錄介質(zhì)，包括一個基片；一個具有(1011)或(1010)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Co或Co合金膜，它形成一個磁記錄層；一個底層結(jié)構(gòu)，它具有(1)至少一個第一底層，第一底層具有一個面心立方結(jié)構(gòu)和一個(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說基片和所說磁性記錄層之間，和(2)至少一個第二底層，第二底層具有一個體心立方結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說第一底層和所說磁性記錄層之間。
44.權(quán)利要求43的記錄介質(zhì)，其特征在于所說基片是一個Si(111)單晶。
45.權(quán)利要求43的記錄介質(zhì)，其特征在于所說第一底層是Ag；所說第二底層是Cr；所說基片是Si(111)單晶體。
46.權(quán)利要求43的記錄介質(zhì)，其特征在于進(jìn)一步包括一個第三底層，第三底層具有多晶體心立方結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說基片上。
47.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括權(quán)利要求43-46中任何一個所述的記錄介質(zhì)；和一個磁傳感器，它距所說介質(zhì)極近地定位以便向所說介質(zhì)記錄數(shù)據(jù)和自所說介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)。
48.一種記錄介質(zhì)，包括一個底層結(jié)構(gòu)；一個磁性層結(jié)構(gòu)，磁性層位于底層結(jié)構(gòu)上；和一個基片，基片位于底層結(jié)構(gòu)的下方，該記錄介質(zhì)的特征在于基片是具有(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)或(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)之一的一個單晶Si。
49.權(quán)利要求48的記錄介質(zhì)，其特征在于所說磁性層結(jié)構(gòu)由定序的磁陣列構(gòu)成。
50.權(quán)利要求48的記錄介質(zhì)，其特征在于基片是Si(111)，并且底層結(jié)構(gòu)的特征是至少一個第一底層具有面心立方結(jié)構(gòu)和(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說基片和所說磁性層之間；以及至少一個第二底層位于所說第一底層和所說磁性層結(jié)構(gòu)之間。
51.權(quán)利要求50的記錄介質(zhì)，其特征在于進(jìn)一步包括一個軟磁層，它位于所說第一和第二底層之間。
52.權(quán)利要求48的記錄介質(zhì)，其特征在于基片是Si(111)，并且底層結(jié)構(gòu)的特征是第一底層具有面心立方結(jié)構(gòu)和(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說基片和所說磁性層之間；第二底層具有體心立方結(jié)構(gòu)和(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說第一底層和所說磁性層結(jié)構(gòu)之間。
53.權(quán)利要求48的記錄介質(zhì)，其特征在于所說磁性層結(jié)構(gòu)包括具有(0002)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一種Co或Co合金基的材料。
54.權(quán)利要求53的記錄介質(zhì)，其特征在于進(jìn)一步包括一個第三底層，第三底層由具有(0002)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一個六角密集結(jié)構(gòu)構(gòu)成，位于所說第二底層和所說磁性層結(jié)構(gòu)之間。
55.權(quán)利要求48的記錄介質(zhì)，其特征在于所說磁性層結(jié)構(gòu)包括具有(1011)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一種Co或Co合金基的材料。
56.權(quán)利要求48的記錄介質(zhì)，其特征在于基片是Si(110)，并且底層結(jié)構(gòu)的特征是至少一個第一底層具有面心立方結(jié)構(gòu)和(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說基片和所說磁性層之間；至少一個第二底層具有體心立方結(jié)構(gòu)和(112)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說第一底層和所說磁性層結(jié)構(gòu)之間。
57.權(quán)利要求48的記錄介質(zhì)，其特征在于所說磁性層結(jié)構(gòu)包括具有(1011)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一種Co或Co合金基的材料。
58.權(quán)利要求48的記錄介質(zhì)，其特征在于基片是Si(111)，并且底層結(jié)構(gòu)的特征是Co或Co合金膜具有(1011)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，形成一個磁記錄層；第一底層具有面心立方結(jié)構(gòu)和(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說基片和所說磁性記錄層之間；第二底層具有體心立方結(jié)構(gòu)和(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，位于所說第一底層和所說磁記錄層之間。
59.權(quán)利要求48-58中任何一個所述的記錄介質(zhì)，其特征在于進(jìn)一步包括一個軟磁保磁層，位于所說磁性層結(jié)構(gòu)上。
60.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括權(quán)利要求48-59中任何一個所述的記錄介質(zhì)；和一個磁傳感器，它距所說介質(zhì)極近地定位以便向所說介質(zhì)記錄數(shù)據(jù)和自所說介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)。
61.一種傳感器，包括一個底層結(jié)構(gòu)；一個磁性層結(jié)構(gòu)，磁性層位于底層結(jié)構(gòu)上；和一個基片，基片位于底層結(jié)構(gòu)的下方，其特征在于基片是具有(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)或(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)之一的一個單晶Si。
62.一種記錄介質(zhì)，包括一個底層結(jié)構(gòu)；一個超晶格多層的磁性層結(jié)構(gòu)，該磁性層位于底層結(jié)構(gòu)上；和一個基片，基片位于底層結(jié)構(gòu)的下方，該記錄介質(zhì)的特征在于基片是具有(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)或(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)之一的一個單晶Si。
63.權(quán)利要求62的記錄介質(zhì)，其特征在于底層結(jié)構(gòu)的特征是(1)至少一個第一底層具有面心立方結(jié)構(gòu)和(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)；(2)至少一個第二底層位于所說第一底層上，并且具有面心立方結(jié)構(gòu)和(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)；(3)一個軟磁層位于所說第二底層上；和(4)至少一個第三底層位于所說軟磁層上，并且第三底層具有六角密集結(jié)構(gòu)和(0002)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)，或者具有面心立方結(jié)構(gòu)和(111)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
64.權(quán)利要求63的記錄介質(zhì)，其特征在于所說第一底層是Ag；所說第二底層是Cu；所說軟磁層是NiFe；所說第三底層是Ti、非磁性CoCr合金、或Ag，所說基片是Si(111)。
65.權(quán)利要求62的記錄介質(zhì)，其特征在于所說磁性層是從以下組中選擇出的Co和Pt的多層、Co和Pd的多層、及其組合物。
全文摘要
本發(fā)明提供磁和磁光記錄介質(zhì)和由其構(gòu)成的傳感器和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備,具有強(qiáng)取向的膜,在膜的晶體結(jié)構(gòu)中有長程的定序。該記錄介質(zhì)包括:一個由具有(1010)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的例如Co或一種或多種Co合金的Co基材料構(gòu)成的磁記錄層;一個基片;一個第一底層,第一底層具有一個fcc結(jié)構(gòu)和一個(110)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu),這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說基片和所說磁性記錄層之間;和一個第二底層,第二底層具有一個bcc結(jié)構(gòu)和一個(112)晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu),這個晶體結(jié)晶結(jié)構(gòu)位于所說磁記錄層和所說第一底層之間。具體來說,如果一個(110)Si單晶基片是非氧化的具有fcc結(jié)構(gòu)的某種金屬(如Ag、Cu、Al、Au)和fcc衍生結(jié)構(gòu)(如L文檔編號G11B5/65GK1285948SQ98813018
公開日2001年2月28日 申請日期1998年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月10日
發(fā)明者D·N·蘭貝思, D·E·勞林, 龔恒, 楊巍, 周捷 申請人:卡內(nèi)基梅隆大學(xué)