ナノ磁性構造制御による磁気ストレージの超高密度化に関する研究

本研究の目的は、垂直磁気記録方式を用いた磁気ディスクストレージの超高密度化である。現在の磁気ディスクの記録磁性層は微細結晶粒子から成っているが、複数個の粒子が磁気クラスタと呼ばれる集団的な挙動を示し大きな揺らぎの要因となっている。揺らぎは信号品質を著しく劣化させるため、その構造の明確化や低減が高密度化のための第一の課題である。揺らぎの低減には粒径の微細化が効果的であるが、これは熱安定性の確保や飽和記録特性の維持という磁気記録において極めて基本的な要求と互いにトレードオフの関係にあり、現行技術による高密度化は困難になりつつある。そのため、現行の連続型媒体(CLM)に加えてリソグラフィー加工を用いて物理的にトラックを形成するディスクリートトラック媒体(DTM)やビットを物理的に形成するパターンド媒体(BPM)などの新たな構造を有する媒体についても検討され始めている。本研究では、将来の垂直磁気記録媒体として可能性のあるこれら3種類の媒体においてノイズ源となりうる全ての揺らぎ要因を実験的に抽出し、十分に解析して特徴化・定量化した。その結果、現行のCLMではトラックエッジにおける磁気クラスタサイズがトラック中央と比べて2倍程度に増大していることや、DTMやBPMで課題となる加工揺らぎは現状では磁気的揺らぎと比べて小さい一方、長周期の揺らぎが大きいなどのナノ磁性構造を定量的に明らかにした。更に磁気クラスタ構造や加工揺らぎをモデル計算により再現し、これらの揺らぎモデルを統合して各媒体の計算モデルを構築した。これにより各媒体の最適設計指針を導出し、高密度化を実現するために最低限満たさなければならない許容揺らぎ量を数式化した。

本研究の目的は、垂直磁気記録方式を用いた磁気ディスクストレージの超高密度化である。現在の磁気ディスクの記録磁性層は微細結晶粒子から成っているが、複数個の粒子が磁気クラスタと呼ばれる集団的な挙動を示し大きな揺らぎの要因となっている。揺らぎは信号品質を著しく劣化させるため、その構造の明確化や低減が高密度化のための第一の課題である。揺らぎの低減には粒径の微細化が効果的であるが、これは熱安定性の確保や飽和記録特性の維持という磁気記録において極めて基本的な要求と互いにトレードオフの関係にあり、現行技術による高密度化は困難になりつつある。そのため、現行の連続型媒体(CLM)に加えてリソグラフィー加工を用いて物理的にトラックを形成するディスクリートトラック媒体(DTM)やビットを物理的に形成するパターンド媒体(BPM)などの新たな構造を有する媒体についても検討され始めている。本研究では、将来の垂直磁気記録媒体として可能性のあるこれら3種類の媒体においてノイズ源となりうる全ての揺らぎ要因を実験的に抽出し、十分に解析して特徴化・定量化した。その結果、現行のCLMではトラックエッジにおける磁気クラスタサイズがトラック中央と比べて2倍程度に増大していることや、DTMやBPMで課題となる加工揺らぎは現状では磁気的揺らぎと比べて小さい一方、長周期の揺らぎが大きいなどのナノ磁性構造を定量的に明らかにした。更に磁気クラスタ構造や加工揺らぎをモデル計算により再現し、これらの揺らぎモデルを統合して各媒体の計算モデルを構築した。これにより各媒体の最適設計指針を導出し、高密度化を実現するために最低限満たさなければならない許容揺らぎ量を数式化した。