S u b s t r a t e a - C ( P r o t e c t i v e L a y e r , ~ 5 n m ) W ( U n d e r l a y e r , b c c , ~ 1 0 n m ) C o C r P t ( M a g n e t i c L a y e r , h c p , 5 ~ 1 0 n m ) R u ( I n t e r m e d i a t e L a y e r , h c p , ~ 1 0 n m ) S t r u c t u r e A n a l y s i s o f C o - b a s e d A l l o y T h i n F i l m M a g n e t i c M e d i a F i g . 1 . T h e l a y e r e d s t r u c t u r e o f m a g n e t i c r e c o r d i n g m e d i a p r e p a r e d w i t h t h e n o n - h e a t i n g p r o c e s s . T h e r e c o r d i n g d e n s i t y o f h a r d d i s k d r i v e s ( H D D ) u s e d i n p e r s o n a l c o m p u t e r s i s i n c r e a s i n g b y a b o u t 6 0 % a y e a r . T h e k e y c o m p o n e n t s o f H D D s a r e m a g n e t i c h e a d s a n d m a g n e t i c r e c o r d i n g m e d i a . A m a g n e t i c r e c o r d i n g m e d i u m c o n s i s t s o f l a y e r e d t h i n f i l m s s u c h a s a C o - b a s e d a l l o y p o l y c r y s t a l l i n e m a g n e t i c t h i n f i l m o n a n A l o r a g l a s s s u b s t r a t e , a n d i t i s p r o d u c e d b y a s p u t t e r i n g d e p o s i t i o n s y s t e m . W i t h i n c r e a s i n g r e c o r d i n g d e n s i t y , t h e t h i c k n e s s o f t h e m a g n e t i c f i l m h a s d e c r e a s e d t o a b o u t 1 0 n m . T h e t w o m o s t i m p o r t a n t f a c t o r s f o r h i g h d e n s i t y r e c o r d i n g m e d i a a r e s m a l l g r a i n s i z e f o r s m a l l r e c o r d i n g b i t s a n d e x c e l l e n t m a g n e t i c p r o p e r t i e s i n c l u d i n g h i g h c o e r c i v i t y f o r t h e r m a l s t a b i l i t y o f s m a l l r e c o r d i n g b i t s . M a g n e t i c c o e r c i v i t y d e p e n d s o n t h e m a g n e t i c m a t e r i a l s u s e d , t h e s t r a i n i n t h e m a g n e t i c l a y e r a n d t h e p r e f e r r e d o r i e n t a t i o n o f c - a x e s i n C o m i c r o - c r y s t a l s [ 1 , 2 ] . B e c a u s e t h e c - a x i s o f a h c p - C o c r y s t a l i s t h e e a s i e s t a x i s t o m a g n e t i z e , t h e p r e f e r r e d o r i e n t a t i o n o f t h e c - a x i s t o t h e s u r f a c e p l a n e i s i m p o r t a n t i n l o n g i t u d i n a l m a g n e t i c r e c o r d i n g m e d i a . T h e p r e f e r r e d c - a x i s o r i e n t a t i o n a n d t h e s t r a i n i n t h e m a g n e t i c l a y e r d e p e n d o n b o t h d e p o s i t i o n c o n d i t i o n s a n d l a y e r e d s t r u c t u r e s i n c l u d i n g u n d e r l a y e r s . C o n v e n t i o n a l l y , C o C r a l l o y i s u s e d a s t h e m a g n e t i c l a y e r , a n d b c c - C r o r a C r - b a s e d a l l o y i s u s e d a s a n u n d e r l a y e r . T h e y a r e d e p o s i t e d o n a h e a t e d s u b s t r a t e d i s k . G r a z i n g i n c i d e n c e X - r a y d i f f r a c t i o n , e s p e c i a l l y i n - p l a n e d i f f r a c t i o n , b y s y n c h r o t r o n r a d i a t i o n i s u s e f u l f o r t h e c r y s t a l l o g r a p h i c a n a l y s i s o f s u c h t h i n f i l m s i n r e c o r d i n g m e d i a , b e c a u s e t h e h i g h l y b r i l l i a n t X - r a y s o f s y n c h r o t r o n r a d i a t i o n c a u s e s h i g h s e n s i t i v i t y a n d h i g h a c c u r a c y [ 1 , 2 ] . X A F S i s a l s o e x p e c t e d t o b e a u s e f u l m e t h o d f o r t h e l o c a l s t r u c t u r e a n a l y s i s o f C o a t o m s a n d a d d i t i o n a l a t o m s , b e c a u s e m a g n e t i c p r o p e r t i e s d e p e n d o n t h e c o m p o s i t i o n a n d a t o m i c a r r a n g e m e n t o f t h e m a g n e t i c l a y e r . R e c e n t l y w e h a v e s t u d i e d a n e w t y p e o f r e c o r d i n g m e d i a p r e p a r e d w i t h n o n - h e a t i n g p r o c e s s . F i g u r e 1 s h o w s t h e l a y e r e d s t r u c t u r e . T h i s t y p e o f m e d i u m h a s a C o P t a l l o y m a g n e t i c l a y e r a n d a n i n t e r m e d i a t e l a y e r o f R u a n d s h o w s h i g h m a g n e t i c c o e r c i v i t y [ 3 ] . T o c l a r i f y t h e r o l e o f t h e R u i n t e r m e d i a t e l a y e r , w e i n v e s t i g a t e d t h e c r y s t a l l o g r a p h i c s t r u c t u r e o f e a c h l a y e r a n d t h e d e p e n d e n c e o f t h e s t r u c t u r e o n t h e d e p o s i t i o n c o n d i t i o n s a n d o n P t c o n t e n t o f t h e m a g n e t i c l a y e r [ 4 ] . W e h a v e a l s o s t u d i e d t h e l o c a l s t r u c t u r e o f C o a t o m s i n t h e C o C r P t m a g n e t i c l a y e r . W e c o n d u c t e d 2 θ s c a n m e a s u r e m e n t s o f i n - p l a n e d i f f r a c t i o n w i t h a n X - r a y e n e r g y o f 1 0 k e V ( λ = 0 . 1 2 4 n m ) o r 1 2 . 4 k e V ( λ = 0 . 1 n m ) a t b e a m l i n e B L 1 6 X U . T h e g r a z i n g i n c i d e n c e a n g l e w a s 0 . 2 5 ° o r 0 . 2 ° i n t h e t o t a l r e f l e c t i o n c o n d i t i o n . T h e i n c i d e n c e 94 ( b ) S u b / W / R u / a - C 1 2 . 4 k e V , α = 0 . 2 d e g 2 θ ( d e g r e e ) 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 2 0 0 0 1 0 0 0 5 0 0 0 1 5 0 0 I n t e n s i t y ( a r b . u n i t ) R u ( 1 0 0 ) R u ( 0 0 2 ) R u ( 1 0 1 ) R u ( 1 0 2 ) R u ( 1 1 0 ) R u ( 1 1 2 ) R u ( 1 0 3 ) C B A 1 2 . 4 k e V , α = 0 . 2 d e g C o ( 0 0 2 ) C o ( 1 0 0 ) C o ( 1 0 1 ) 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 1 2 0 0 8 0 0 4 0 0 0 C o ( 1 1 0 ) C o ( 1 1 2 ) C B A I n t e n s i t y ( a r b . u n i t ) 2 θ ( d e g r e e ) ( a ) S u b / W / R u / C o C r P t / a - C s l i t w a s 1 m m ( V ) × 0 . 1 m m ( H ) . F i g u r e s 2 ( a ) a n d 2 ( b ) s h o w t h e i n - p l a n e 2 θ s c a n d i f f r a c t i o n p r o f i l e s o f m a g n e t i c l a y e r s a n d R u l a y e r s r e s p e c t i v e l y . P r e f e r r e d i n - p l a n e c - a x i s o r i e n t a t i o n o f h c p - R u i n c r e a s e s l a r g e l y w i t h a c h a n g i n g R u d e p o s i t i o n c o n d i t i o n , f r o m A t o C , a n d t h a t o f h c p - C o i n t h e m a g n e t i c l a y e r a l s o i n c r e a s e s d e p e n d i n g o n t h e c r y s t a l l o g r a p h i c o r i e n t a t i o n o f R u . T h e c o e r c i v i t y H c a l s o i n c r e a s e s w i t h t h e c h a n g i n g R u d e p o s i t i o n c o n d i t i o n , f r o m A t o C , a s a r e s u l t o f i n c r e a s i n g p r e f e r r e d c - a x i s o r i e n t a t i o n o f C o . T h e R u c r y s t a l h a s t h e s a m e h c p s t r u c t u r e a s C o ; b u t i t h a s l a t t i c e c o n s t a n t s s e v e r a l % l a r g e r t h a n t h o s e o f C o . T h e r e f o r e , t h e R u i n t e r m e d i a t e l a y e r i s c o n s i d e r e d t o p l a y a n i m p o r t a n t r o l e i n c o n t r o l l i n g t h e p r e f e r r e d c - a x i s o r i e n t a t i o n o f t h e C o P t a l l o y m a g n e t i c l a y e r i n t h e c a s e o f u s i n g F i g . 2 . I n - p l a n e d i f f r a c t i o n p r o f i l e s o f ( a ) C o C r P t m a g n e t i c l a y e r s a n d ( b ) R u i n t e r m e d i a t e l a y e r s f o r t h e R u d e p o s i t i o n c o n d i t i o n s , A , B , C , o f m a g n e t i c m e d i a p r e p a r e d w i t h t h e n o n - h e a t i n g p r o c e s s . M a g n e t i c c o e r c i v i t y H c a r e A : 2 4 5 2 O e , B : 3 6 7 1 O e , C : 3 9 0 9 O e . n o n - h e a t i n g p r o c e s s . F i g u r e 3 s h o w s t h e i n - p l a n e 2 θ s c a n d i f f r a c t i o n p r o f i l e s o f t h r e e C o C r P t - a l l o y m a g n e t i c t h i n f i l m s w i t h d i f f e r e n t P t c o n t e n t s . W i t h i n c r e a s i n g P t c o n t e n t , m a g n e t i c c o e r c i v i t y i n c r e a s e s a n d t h e p r e f e r r e d i n - p l a n e c - a x i s o r i e n t a t i o n o f C o c r y s t a l s a l s o i n c r e a s e s s u g g e s t i n g a c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e m . D i f f r a c t i o n p e a k s o f C o a l s o s h i f t t o l o w e r d i f f r a c t i o n a n g l e s w i t h i n c r e a s i n g P t c o n t e n t , i n d i c a t i n g t h a t l a t t i c e s p a c i n g o f C o c r y s t a l s i n c r e a s e s t h r o u g h C o P t a l l o y i n g . T h i s r e s u l t s u g g e s t s t h a t t h e i n c r e a s e i n p r e f e r r e d c - a x i s o r i e n t a t i o n i s c a u s e d b y a d e c r e a s e i n t h e l a t t i c e m i s f i t b e t w e e n t h e C o C r a l l o y a n d R u . W e a l s o m e a s u r e d C o K - e d g e X A F S s p e c t r a o f t h e s e t h r e e C o C r P t a l l o y m a g n e t i c f i l m s . X A F S m e a s u r e m e n t s a r e p e r f o r m e d i n t h e f l u o r e s c e n c e 95 P h o t o n E n e r g y ( e V ) c b a C o K - e d g e μ t C o C r P t f i l m s 7 6 8 0 7 7 0 0 7 6 2 0 7 6 4 0 7 6 6 0 7 7 8 0 0 . 0 0 0 0 . 0 0 5 0 . 0 1 0 0 . 0 1 5 0 . 0 2 0 0 . 0 2 5 1 0 k e V , α = 0 . 2 5 d e g C o ( 1 0 0 ) 2 θ ( d e g r e e ) 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 0 1 0 0 0 c b a S u b / W / R u / C o C r P t / a - C I n t e n s i t y ( a r b . u n i t ) C o ( 0 0 2 ) C o ( 1 0 1 ) C o ( 1 1 0 ) C o ( 1 0 3 ) C o ( 1 1 2 ) C o ( 0 0 4 ) C o ( 1 0 2 ) R e f e r e n c e s [ 1 ] T . H i r o s e e t a l . , I E E E T r a n s a c t i o n s o n M a g n e t i c s , N o . 5 , 3 3 ( 1 9 9 7 ) 2 9 7 1 . [ 2 ] M . O h s a w a e t a l . , J p n . J . A p p l . P h y s . 3 8 S u p p l . 3 8 - 1 ( 1 9 9 9 ) 3 6 5 . [ 3 ] H . O h m o r i e t a l . , I E E E T r a n s a c t i o n o n M a g n e t i c s , N o . 4 , 3 7 ( 2 0 0 1 ) 1 4 8 8 . [ 4 ] M . O h s a w a e t a l . , F u j i E l e c t r i c J o u r n a l ( i n J a p a n e s e ) , N o . 9 , 7 5 ( 2 0 0 2 ) 5 0 1 . y i e l d m o d e a t b e a m l i n e B L 1 6 B 2 . X A N E S s p e c t r a o f C o C r P t t h i n f i l m s a r e s h o w n i n F i g . 4 . T h e i n t e n s i t y o f t h e C o - K α f l u o r e s c e n t X - r a y d e c r e a s e s w i t h i n c r e a s i n g P t c o n t e n t . T h e a b s o r p t i o n a t t h e K - e d g e i s p r o b a b l y i n f l u e n c e d b y P t . X A N E S s p e c t r a l s h a p e s o f t h e t h r e e C o C r P t f i l m s a r e a l m o s t t h e s a m e , s u g g e s t i n g t h a t t h e e l e c t r o n i c e n v i r o n m e n t s o f C o a t o m s a r e a l m o s t t h e s a m e . W e r e v e a l e d t h a t , i n t h e n e w - t y p e m a g n e t i c r e c o r d i n g m e d i a w i t h a n R u i n t e r m e d i a t e l a y e r , t h e R u i n t e r m e d i a t e l a y e r p l a y s a n i m p o r t a n t r o l e i n c o n t r o l l i n g t h e p r e f e r r e d c - a x i s o r i e n t a t i o n o f t h e C o P t a l l o y m a g n e t i c l a y e r . E x p e r i m e n t a l r e s u l t s s u g g e s t t h a t t h e i n c r e a s e i n c o e r c i v i t y w i t h i n c r e a s i n g P t c o n t e n t i s c a u s e d , p a r t l y a t l e a s t , b y t h e d e c r e a s e i n t h e l a t t i c e m i s f i t b e t w e e n t h e C o P t a l l o y a n d R u . F i g . 3 . I n - p l a n e d i f f r a c t i o n p r o f i l e s o f t h r e e C o C r P t m a g n e t i c f i l m s o f m a g n e t i c m e d i a f o r P t c o n t e n t . P t c o n t e n t i s a : l o w , b : m i d d l e , c : h i g h . M a g n e t i c c o e r c i v i t y i n c r e a s e s w i t h i n c r e a s i n g P t c o n t e n t . M a g n e t i c c o e r c i v i t y H c a r e A : 3 5 6 7 O e , B : 4 6 8 5 O e , C : 7 0 5 2 O e . F i g . 4 . X A N E S s p e c t r a o f t h r e e C o C r P t m a g n e t i c f i l m s o f m a g n e t i c m e d i a f o r P t c o n t e n t . P t c o n t e n t i s a : l o w , b : m i d d l e , c : h i g h . M i c h i o O h s a w a F u j i E l e c t r i c C o r p o r a t e R e s e a r c h & D e v e l o p m e n t L t d . E - m a i l : o h s a w a - m i c h i o @ f u j i e l e c t r i c . c o . j p 96
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