CN103366764B - 具有稳定层的写入磁轭 - Google Patents

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Abstract

提供一种一般地涉及数据写入器的装置，该数据写入器可被构造成具有耦合至磁轭的写入极。磁轭可被配置成具有使磁轭中存在的磁畴稳定的稳定层。在一些实施例中，磁轭具有第一和第二子磁轭。

Description

具有稳定层的写入磁轭
发明内容
本公开的各个实施例一般涉及能够通过磁畴控制提升数据记录的磁性数据写入器。
根据各个实施例，数据写入器可被构造成具有耦合至磁轭的写入极。磁轭可被配置成具有使磁轭中存在的磁畴稳定的稳定层。
附图说明
图1是数据存储设备的一个示例性部分的框图表示。
图2提供了能被用在图1中所显示的数据存储设备的一部分中的示例数据写入元件。
图3A和3B示出了示例磁性写入元件的俯视图。
图4显示了根据各个实施例构造的示例磁性写入元件的立体图。
图5是示例磁性数据写入器的立体图。
图6一般地例示了根据各个实施例构造的示例磁性写入元件的立体图。
图7示出了示例磁性数据写入器的立体图。
图8提供了根据本发明的各实施例进行的磁性写入元件制造例程的流程图。
具体实施例随着对具有较高数据容量和数据传递速率的数据存储设备的工业需求的增长，数据比特的大小以及数据编程的速度到达了磁性和结构上的极限。例如，当在数据比特被编程之后存在剩余磁通时，可能发生写入后擦除(EAW)情形，因为未加电的磁性数据写入器发射磁通，该磁通会非有意地影响毗邻数据比特。增加的EAW实例——尤其在减小的形状因子的数据存储设备中——会降低数据存取可靠性并增加数据存取时间。在没有对EAW的结构控制的情况下，行业无法提供能够在提高的数据比特密度环境中达成数据存取操作的数据存储设备。
因此，数据写入器可被构造成具有耦合至磁轭的写入极，该磁轭被配置成具有使磁轭中存在的磁畴稳定的稳定层。对大多数磁性软材料——像用在数据存取元件中的那些——的磁性控制由于许多因素而变得具有挑战性，这些因素可至少包括升高的热度以及数据写入周期。具体地，至少部分地由于现代写入器线圈所产生的大磁通以及诸如写入极和磁轭之类的数据写入组件的高能配置，在数据编程之后立即保持数据写入器中的磁化会是挑战性的。
尽管大多数数据写入器最终将驰豫(relax)至能量最小化朗道(Landau)闭合磁畴(closure domain)状态，但是磁畴可能在数据写入组件中徘徊达一延长的时段，这会生成可影响数据写入速度和可靠性的非期望亚稳定磁状态。在数据写入组件上使用至少一个稳定层可通过经由经调整的形状各向异性和磁性材料选择来操纵能量图景(landscape)来降低非期望磁畴配置的风险。
图1一般地例示了数据存储设备的示例数据换能部分100。在其中可有利地实施本技术的各实施例的各个环境中示出了换能部分100。然而，应当理解，本公开的各个实施例并不因此环境而限于此，而是可在各种不同的数据存储设备中实现，以控制磁畴并减轻诸如EAW之类的非有意磁通生成状况。
换能部分100被构造成具有致动组件102，该致动组件在存在于磁性存储介质108上的编程数据比特106之上定位换能头104。存储介质108被附接到主轴马达110，主轴马达110在使用过程中旋转以产生空气承载表面(ABS)112，致动组件102的滑块部分114在空气承载表面112上飞行，以将包括换能头104的头悬架组件(HGA)116定位在介质108的所需部分之上。
换能头104可包括一个或多个换能元件，如磁性写入器和磁性响应性读取器，它们操作以分别进行编程和从存储介质108读取数据。由此，致动组件102的受控运动导致了换能器与在存储介质表面上所定义的数据磁道(未示出)的对准，以写入、读取以及重写数据。
图2显示了能被用在图1的换能头104中的示例磁性数据写入器120的立体图。数据写入器120可具有一个或多个导磁极，这些导磁极用于使磁通沿预定方向通过毗邻数据存储介质。一种这样的极可类似于写入极122被配置成在ABS远端具有相对大的围长(girth)且逐渐变细至减小宽度的极尖端124，以将磁通聚焦在毗邻数据存储介质的特定区域。
虽然可按照任何数目的不受限的大小、形状、和对漏斗磁化的定向来配置写入极122，但是写入极122可被耦合至磁轭126，该磁轭126被适配成从写入线圈(未示出)向写入极122提供磁化。如所示，磁轭126可被构造成在物理上大于写入极122，这可有助于向写入极尖端124充分地供应磁通。然而，宽磁轭126可向磁畴提供充足的表面区域，以便以亚稳定状态被陷获，如由区域128一般地例示的。
图3A和3B分别提供了构造成使磁畴稳定并消除亚稳定状态的数据写入器130的一部分的俯视图。如图3A中所示的，写入极132被连接至磁轭134，该磁轭被配置成具有(平行于ABS测得的)预定宽度136，其大于写入极132的宽度。磁轭134可产生多个磁畴，这些磁畴可变得不稳定，尤其是紧接着数据编程周期之后。
为了减轻此类不稳定性，稳定层138可被定位在磁轭134上，以提供钉扎磁化140，如图3B中所显示的，该钉扎磁化交换耦合至磁轭134并有助于积极地使Landau闭合磁畴更令人满意。稳定层138的形状、大小、位置和材料可被调节以向磁轭134提供预定量的硬磁化，从而促进磁畴闭合。通过将稳定层138配置成梯形(如图所示)而使用的形状各向异性可以在调节期间被选择，以便与形成永磁体的稳定层138相结合，从而生成钉扎磁化140，该钉扎磁化可在数据比特编程周期之后使磁轭134的自然磁化142更快速地驰豫。
在一些实施例中，稳定层138被调节成其他形状，诸如矩形和菱形，同时反铁磁性材料被用于形成稳定层138并与磁轭134交换耦合。不管稳定层138的经调节的配置如何，如图3B中所示的闭合磁畴的手性(chirality)由钉扎磁化140来设置，并且阻止劣种(rogue)磁化发展成亚稳定状态。
图4显示了根据各个实施例构造的示例数据磁轭150的立体图。磁轭150具有单个连续主体152，该单个连续主体具有定位在主体152的相对侧上的第一和第二稳定层154和156。如图所示，第一和第二稳定层154和156关于纵轴Y轴和横轴Z轴两者被放置在磁轭主体152的相对侧上。
虽然并非是必需或限制，但是第一和第二稳定层154和156可被个体地形成或者共同被调节成提供适于促进闭合磁畴的相同或不同的钉扎磁化。即，第一稳定层154可被形成为梯形，形成为永磁体，并且具有在第一方向上流动的磁化，而第二稳定层156可以是矩形的，被构造成反铁磁体，并且具有在与第一方向不同的第二方向上流动的磁化。此类可配置性允许使具有各种形状、大小、和磁畴数目的磁性组件稳定。
图5提供了另一示例数据写入磁轭160，其进一步例示了调节第一和第二稳定层162和164以促进磁畴闭合的能力。第一稳定层162被形成为梯形并耦合至磁轭主体166的顶表面，而第二稳定层164被形成为半圆并耦合至主体166的底表面，直接位于第一稳定层162下方。与图4的稳定层154和156相比，稳定层162和164被设置成向磁轭主体166的相同区域提供钉扎磁化。
在第一和第二稳定层162和164的位置在磁轭主体166的相同部分上的情况下，钉扎磁化可与反磁化方向结合，以给予比单个稳定层所能提供的更大的磁畴控制。各个实施例可操纵稳定层162和164的厚度，以调节钉扎磁化的强度，但是此类配置可针对个体部分或整个磁化层进行。例如，第一稳定层162的核心部分168可具有比层162的翼部分170更大的厚度(沿Y轴测量)。
对磁轭160的调节不仅仅限于稳定层162和164。图6示出了根据各个实施例的配置成具有双主体层182和184的示例数据写入器磁轭180。每个主体层182和184可由可具有或可不具有共同材料组成和磁性质的连续薄膜构造而成。在图6中所示的实施例的情况下，主体层182和184被交换耦合以产生比在磁轭主体是单个连续层时更大数目的磁畴186。
通过调节具有双主体层182和184的磁轭180，经调节的稳定层188的配置可不同于图3A-5中所例示的层。即，在调节稳定层的厚度、材料、形状和位置时，可计及局部化在磁轭180的相对侧上的增加的磁畴的数目。
图7提供了根据各个实施例的已经历稳定层调节的另一数据写入器磁轭200的立体图。磁轭200具有第一和第二连续磁轭层202和204，该第一和第二连续磁轭层分别具有配置成促进闭合磁畴且更快速地驰豫来自所连接写入极的磁化辐射的稳定层206和208。
如图所示，每个磁轭层202和204具有第一公共厚度210，而每个稳定层206和208具有第二公共厚度。对相应磁轭层202和204的磁畴的控制可通过任何数目个不受限的经稳定层调节的配置来达成。在图7中，每个稳定层206和208被调节成共同形状、大小、和反铁磁材料。此类配置可产生稳定层206和208与相应的磁轭层202和204之间的反铁磁交换耦合。然而，一些实施例在磁轭层与稳定层之间布置诸如钌和钽之类的种子层，以提供RKKY耦合。其他实施例将种子层与对诸如钴铁(CoFe)之类的导电材料的撒播(dusting)相结合，以确保强反铁磁耦合。
由于存在双磁轭层202和204(其对应于分开的朗道(Landau)闭合磁畴)，因此可选择稳定层206和208的经共同调节的的配置。由此，如果稳定层206和208被基本上类似地调节，则稳定层206和208可更和谐地一致动作以控制双磁轭层202和204中的剩余磁化。然而，此类调节并非是必需的，并且在一些实施例中，稳定层206和208具有相当不同的结构和磁性配置。
用于调节磁轭主体和稳定层的能力允许可以各种制造方式形成的多个可能的配置，这些配置都不是必需或受限制的。图7提供了根据各个实施例执行的、用于调节写入磁轭以阻止亚稳定磁性状态并促进闭合磁畴的示例数据写入元件制造例程220。例程220始于在步骤222中确定磁轭的配置。在步骤222中进行的评估可导致不受限的各种磁轭配置，这些磁轭配置可与诸如磁轭层的数目、材料、宽度、和厚度之类的任何数目个特性有关。
通过在步骤222中设计了磁轭，步骤224随后形成具有预定配置的磁轭。接着，判决226确定是否将采用反铁磁耦合来将至少一个稳定层连接至磁轭。如果将不使用反铁磁耦合，则步骤228在随后选择稳定层配置，这具有不受限的数目个特性要评估和确定，诸如但不限于稳定层的数目、层厚度、材料、大小和形状。随后通过根据预定设计形成稳定层来在步骤230中实现结果所得的稳定设计。
如果将使用反铁磁耦合，则步骤232将种子层沉积到磁轭上以允许稳定层的生长。步骤232还可将导电化合物撒播到种子层上以进一步确保强反铁磁耦合，但是此类附加撒播并非是必需的。种子层的沉积使例程前进至步骤228中稳定层的设计，以及步骤230中设计的形成。
通过调节磁轭和稳定层的配置，例程220可制造具有促进一个或个朗道(Landau)闭合磁畴的预定磁性的数据写入元件。然而，例程220不限于图8中所示的过程，因为各个判决和步骤可被省去、改变和添加。例如，判决226和步骤228可与步骤222共同进行，以使得在沉积任何组分之前完整地设计数据写入元件。
可理解，本公开中描述的磁性数据写入元件的配置和材料特性允许通过降低写入磁轭和写入极中非预期磁畴配置的风险来实现提升的磁性编程。此外，调节数据写入元件的各个层的能力允许加快地磁性驰豫至闭合磁畴，这可对应于高面密度数据存储设备中进行写入之后的减少的擦除。另外，尽管各个实施例已涉及磁编程，但应当理解，所要求保护的技术可易于在任意数量的其他应用(诸如数据感测和固态数据存储应用)中使用。
将理解，尽管在先前描述中连同各实施例的结构和功能的细节一起阐述了本公开的各实施例的许多特性和优势，但是此详细描述仅仅是示例性的，并且可以在细节上作出修改，尤其在由表达所附权利要求的术语的宽泛的一般含义所指示的尽可能范围内在本公开的原理内对部件的结构和布置的诸方面作出修改。例如，在不偏离本发明技术的精神和范围的情况下，特定元件可以取决于特定应用而变化。

Claims (18)

1.一种数据写入器，包括耦合至磁轭的写入极，稳定层与所述写入极被耦合至所述磁轭的公共表面，以使存在于所述磁轭中的磁畴稳定，所述稳定层与所述写入极分隔开，所述稳定层与空气承载表面分隔开且具有梯形形状。
2.如权利要求1所述的数据写入器，其特征在于，所述稳定层包括永磁体。
3.如权利要求1所述的数据写入器，其特征在于，所述稳定层包括反铁磁体。
4.如权利要求3所述的数据写入器，其特征在于，所述反铁磁体包括层的层压结构。
5.如权利要求1所述的数据写入器，其特征在于，所述稳定层以所述写入极为中心并且与所述写入极分隔开。
6.如权利要求1所述的数据写入器，其特征在于，所述稳定层在所述磁轭的后缘上连续延伸，所述后缘在所述写入极的远端。
7.如权利要求1所述的数据写入器，其特征在于，所述磁轭具有梯形形状。
8.如权利要求1所述的数据写入器，其特征在于，所述磁轭通过达到闭合磁畴来使磁畴稳定。
9.一种磁性写入元件，包括耦合至磁轭的写入极，所述磁轭包括第一和第二子磁轭层，第一稳定层与所述写入极被耦合至所述第一子磁轭层的公共表面，以使存在于所述磁轭中的磁畴稳定，所述第一稳定层与所述写入极分隔开，所述第一稳定层与空气承载表面分隔开且具有梯形形状。
10.如权利要求9所述的磁性写入元件，其特征在于，所述第一和第二子磁轭层具有充分匹配的厚度以及形成磁轭层叠的形状。
11.如权利要求9所述的磁性写入元件，其特征在于，所述第二子磁轭层具有被定位于其上的第二稳定层。
12.如权利要求11所述的磁性写入元件，其特征在于，所述第二稳定层与所述第一稳定层垂直对准。
13.如权利要求11所述的磁性写入元件，其特征在于，所述第一和第二稳定层分别被定位在所述第一和第二子磁轭层的前缘上。
14.如权利要求13所述的磁性写入元件，其特征在于，所述第一和第二子磁轭层被反铁磁地耦合。
15.一种用于磁记录的设备，包括：
耦合至磁轭的写入极；以及
用于使磁轭稳定的装置，所述用于使磁轭稳定的装置与所述写入极被耦合至所述磁轭的公共表面，所述用于使磁轭稳定的装置与所述写入极分隔开，并与空气承载表面分隔开且具有梯形形状。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述用于使磁轭稳定的装置包括第一和第二子磁轭层，所述第一和第二子磁轭层分别具有配置成使存在于所述磁轭中的磁畴稳定的第一和第二稳定层。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述第二稳定层被定位在所述第二子磁轭层的前缘上并且在所述写入极的近端，所述第一稳定层被定位在所述第一子磁轭层的后缘上并且在所述写入极的远端。
18.如权利要求16所述的设备，其特征在于，种子层被布置在所述第一和第二子磁轭层之间以促进RKKY耦合。
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