CN104485119B

CN104485119B - 包括至少一个粘合层的装置和形成粘合层的方法

Info

Publication number: CN104485119B
Application number: CN201410456455.4A
Authority: CN
Inventors: Y·程; 赵彤; M·C·考茨基; E·F·雷吉达; K·W·维尔曼; S·弗兰岑; A·J·波伊尼
Original assignee: Seagate Technology LLC
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2018-09-21
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: CN104485119A

Abstract

本申请公开包括至少一个粘合层的装置和形成粘合层的方法。所公开的装置包括：近场换能器(NFT)，所述NFT具有盘体和桩，并且所述桩具有五个表面；和至少一个粘合层，设置在桩的五个表面中的至少一个上，所述粘合层包括如下的一种或多种：铼、锇、铱、铂、铪、钌、锝、铑、钯、铍、铝、锰、铟、硼及其组合；氧化铍、氧化硅、氧化铁、氧化锆、氧化锰、氧化镉、氧化镁、氧化铪及其组合；碳化钽、碳化铀、碳化铪、碳化锆、碳化钪、碳化锰、碳化铁、碳化铌、碳化锝、碳化铼及其组合；氮化铬、氮化硼及其组合。

Description

包括至少一个粘合层的装置和形成粘合层的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年6月24日提交的编号为61/838,394、名称为“用于近场换能器的粘合层和包含其的结构(ADHESION LAYER FOR NEAR FIELD TRANSDUCERS ANDSTRUCTURES CONTAINING THE SAME)”以及于2014年4月28日提交的编号为61/984,915、名称为“使用离子注入形成近场换能器(NFT)的方法(METHODS OF FORMING NEAR FIELDTRANSDUCERS(NFTS)USING ION IMPLANTATION)”的美国临时申请的优先权，其公开内容在这里通过参考而被引入。

发明内容

本申请公开了一种装置，包括近场换能器(NFT)，所述NFT具有盘体和桩，并且所述桩具有五个表面；和至少一个粘合层，设置在桩的五个表面的至少一个上，所述粘合层包括如下的一种或多种：铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、钌(Ru)、锝(Tc)、铑(Rh)、钯(Pd)、铍(Be)、铝(Al)、锰(Mn)、铟(In)、硼(B)及其组合；氧化铍(BeO)、氧化硅(SiO)、氧化铁(FeO)、氧化锆(ZrO)、氧化锰(MnO)、氧化镉(CdO)、氧化镁(MgO)、氧化铪(HfO)及其组合；碳化钽(TaC)、碳化铀(UC)、碳化铪(HfC)、碳化锆(ZrC)、碳化钪(ScC)、碳化锰(MnC)、碳化铁(FeC)、碳化铌(NbC)、碳化锝(TcC)、碳化铼(ReC)及其组合；氮化铬(CrN)、氮化硼(BN)及其组合。

本申请还公开了一种装置，包括能量源；近场换能器(NFT)，经构建以接收源自能量源的能量，所述NFT具有盘体和桩，并且所述桩具有五个表面；和至少一个粘合层，设置在桩的五个表面的至少一个上，所述粘合层包括如下的一种或多种：铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、钌(Ru)、锝(Tc)、铑(Rh)、钯(Pd)、铍(Be)、铝(Al)、锰(Mn)、铟(In)、硼(B)及其组合；氧化铍(BeO)、氧化硅(SiO)、氧化铁(FeO)、氧化锆(ZrO)、氧化锰(MnO)、氧化镉(CdO)、氧化镁(MgO)、氧化铪(HfO)及其组合；碳化钽(TaC)、碳化铀(UC)、碳化铪(HfC)、碳化锆(ZrC)、碳化钪(ScC)、碳化锰(MnC)、碳化铁(FeC)、碳化铌(NbC)、碳化锝(TcC)、碳化铼(ReC)及其组合；氮化铬(CrN)、氮化硼(BN)及其组合。

本申请还公开了一种装置，包括波导，所述波导具有芯；写入磁极；和近场换能器(NFT)，经构建以接收源自能量源的能量，所述NFT具有盘体和桩，并且所述桩具有五个表面；和至少一个粘合层，设置在桩的五个表面的至少一个上，所述粘合层包括如下的一种或多种：铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、钌(Ru)、锝(Tc)、铑(Rh)、钯(Pd)、铍(Be)、铝(Al)、锰(Mn)、铟(In)、硼(B)及其组合；氧化铍(BeO)、氧化硅(SiO)、氧化铁(FeO)、氧化锆(ZrO)、氧化锰(MnO)、氧化镉(CdO)、氧化镁(MgO)、氧化铪(HfO)及其组合；碳化钽(TaC)、碳化铀(UC)、碳化铪(HfC)、碳化锆(ZrC)、碳化钪(ScC)、碳化锰(MnC)、碳化铁(FeC)、碳化铌(NbC)、碳化锝(TcC)、碳化铼(ReC)及其组合；氮化铬(CrN)、氮化硼(BN)及其组合，所述NFT设置在写入磁极和波导之间。

本申请还公开了形成近场换能器(NFT)的方法，所述方法包括在基底上形成介电层；将至少一种元素注入至介电层内；将NFT材料沉积在注入的介电层上；并由沉积的NFT材料形成NFT。

本公开的如上概述并不意图描述本公开的每个公开的实施方式或全部实施例。以下说明更加特别地例示了说明性的实施方式。在本申请全文的数个地方，通过示例列表提供指导，这些示例可被用于多种不同的组合。在每种情况中，所引用的列表仅用作代表性的组，并且不应当被解释为排他性的列表。

附图说明

图1为可包括HAMR装置的磁盘驱动器的透视图。

图2为垂直HAMR磁记录头以及相关联的记录介质的横截面视图。

图3A和3B为说明性NFT(图3A)及其桩(图3B)的透视图。

图4A至4D示出3d金属(图4A)、5d金属(图4B)、4d金属(图4C)以及非过渡金属(图4D)的表面能。

图5为示出在20℃下不同氮化物涂层的表面自由能的图表。

图6A和6B为包括Ir粘合层(图6A)和TaO层(图6B)作为对比的试样的扫描电子显微镜(SEM)图形，两者均在400℃下退火48小时。

附图并不必须是按比例的。在附图中所使用的相同的附图标记涉及相同的部件。然而，将被理解的是在给定的附图中的部件所涉及的附图标记的使用并不意图用于限制在其它附图中标记有相同的附图标记的部件。

具体实施方式

热辅助磁记录(被称为HAMR)利用例如源自激光器的辐射来将介质加热至高于其居里温度的温度，使得能够进行磁记录。为了传递例如激光束的辐射至介质的小区域(例如大约20至50nm)，NFT被利用。在磁记录操作期间，NFT从激光器吸收能量并将其聚焦至非常小的区域；这会导致NFT温度的升高。NFT的温度可被升高至约400℃或更高。

在某些实施方式中，NFT可以包括小的桩和大的盘体。NFT在操作期间达到的非常高的温度会导致NFT的材料(例如金)从桩并朝向盘体扩散。这会导致桩的变形和凹陷，其将导致NFT以及整个头部的损坏。

所公开的装置包括一个或多个层，其与NFT的桩的一个或多个表面相邻，从而提高或改善桩材料与周围材料或装置内部结构的粘附性。如果桩更好地粘附至周围材料或结构，其将更不可能产生变形和/或凹陷。

图1为磁盘驱动器10的透视图，包括用于将滑动件12放置在磁介质16的磁轨14上的驱动系统。特定构型的磁盘驱动器10出于便于说明的目的而被示出，并且不意图用于以任何方式限制本公开的范围。磁盘驱动器10包括音圈电机18，经设置以围绕轴22旋转轴杆上的驱动臂20。负载杆24在头部安装块26被连接至驱动臂20。悬架28被连接至负载杆24的末端并且滑动件12被连接至悬架28。磁介质16围绕轴30旋转，从而使得滑动件12遭受空气阻力，进而使其保持以小距离高于磁介质16表面。磁介质16的每个磁轨14均利用数据存储单元的阵列而被格式化以用于存储数据。滑动件12携带用于在磁介质16的磁轨14上读和/或写数据的磁设备或换能器(在图1中未示出)。磁换能器利用额外的电磁能量来加热介质16的表面，从而通过所谓的热辅助磁记录(HAMR)方法来帮助记录。

HAMR换能器包括用于产生磁场以写至磁介质(例如磁介质16)的磁写入器以及用于加热磁介质邻近于写入区域的部分的光学装置。图2为磁性装置、例如HAMR磁性装置40的一部分以及相关联的磁性存储介质42的一部分的横截面视图。HAMR磁性装置40包括通过轴架48连接的写入磁极44和返回极46。包含导体52和54的线圈50围绕轴架并由绝缘体56支撑。如所示的，磁性存储介质42为垂直磁性介质，包含磁性硬质存储层62和软质磁性底层64，但是其可以是其它形式的介质，例如图案化介质。线圈中的电流诱导轴架和磁极内的磁场。磁通58在空气轴承表面(ABS)60脱离记录头并被用于改变存储介质42的磁性硬层62由区域58包围部分的磁化。近场换能器66被设置为与空气轴承表面60附近的写入电极44相邻。近场换能器66被连接至波导68，波导68接收源自诸如激光器之类的能量源的电磁波。近场换能器66末端处的电场被用于加热磁性硬层62的部分69以降低矫顽力，从而使得源自写入磁极的磁场影响存储介质的磁化。

在这里公开的装置还可以包括其它结构。在这里公开的装置可被结合至较大的装置中。例如，滑动件可以包括在这里公开的装置。示例性的滑动件可以包括具有前缘、后缘和空气轴承表面的滑动件主体。写入磁极、读取磁极、光学近场换能器和接触垫(以及任选的散热片)可被设置在滑动件主体上(或其内)。这样的示例性的滑动件可被连接至悬架，所述悬架例如可被结合至磁盘驱动器内。应当注意的是所公开的装置可被用于除了如在图1中所描述的磁盘驱动器以外的其它系统中。

图3A和3B示出桩和盘体类型的NFT的桩和盘体的例子，并且图3B示出在图3A中示出的桩和盘体类型的NFT的仅桩的放大视图。图3A中的NFT包括桩305和盘体310。在图3A和3B中示出的桩305包括未与盘体310相接触的五个表面，空气轴承表面306、第一表面307、第二表面309、第三表面308和第四表面311。

在某些实施方式中，第二表面309和第一表面307分别面向磁极和芯。在某些实施方式中，第三表面308和第四表面311不面向磁极或芯。更特别地，第三表面308将位于其上描绘图2的纸的正面，并且第四表面311将位于其上描绘图2的纸的背面。在某些实施方式中，第二表面309还可被称为NFT-磁极表面，其面向可被称为NPS(在这里未示出)的NFT-磁极空间。在某些实施方式中，第一表面307还可被称为NFT-芯表面，其面向芯可被称为CNS(在这里未示出)的NFT-芯空间。在某些实施方式中，第三表面308还可被描述为面向装置左侧的表面；在某些实施方式中，左固体浸没镜体可被设置在那里。在某些实施方式中，第四表面311还可被描述为面向装置右侧的表面；在某些实施方式中，右固体浸没镜体可被设置在那里。

所公开的装置可以包括位于NFT的一个或多个表面上的一个或多个粘合层。在某些实施方式中，所公开的装置可以包括位于NFT的桩的一个或多个表面上的一个或多个粘合层。在某些实施方式中，所公开的装置可以包括位于NFT的桩的两个或更多个表面上的粘合层。在某些实施方式中，所公开的装置可以包括位于NFT的桩的三个或更多个表面上的粘合层。在某些实施方式中，所公开的装置可以包括位于NFT的桩的四个或更多个表面上的粘合层。在某些实施方式中，所公开的装置可以包括位于NFT的桩的所有五个表面上的粘合层。在某些实施方式中，所公开的装置可以包括粘合层，其位于第一表面307、第二表面309、第三表面308和第四表面311的每一个上。在桩的不同表面上的粘合层可以具有不同的材料。在某些实施方式中，在一个或多个表面上的粘合层可以是不同的从而降低光学损耗。

粘合层的材料可至少部分地基于粘合层周围的材料的特性来选择。例如，粘合层的材料可至少部分地基于NFT(例如桩)的材料的特性来选择。在某些实施方式中，NFT例如可以由金(Au)或包含金的材料构成。

在操作温度下(相对高，例如400℃或更高)，由于金和周围材料之间的低粘合强度，金(例如)会与周围表面(例如CNS、NPS或ABS上的头部覆层(HOC))脱粘。

当桩与围绕它的表面脱粘的时候，桩处的金原子会由于金的低熔点以及为了与盘体相比降低更多不利的(例如更大的)桩的表面积/体积比而趋于朝向盘体扩散。当两个表面(例如A和B)相互分离的时候，两个新的表面将取代A/B界面。分离的总能量差可以通过

Δγ＝(γA+γB)-γ界面

给出，其中γA和γB分别为表面A和B的表面能，并且γ界面为A和B的界面能。Δγ越大，两种材料或表面的粘附越好。为了提高两个表面(例如NFT材料(例如金或包含金的材料)和周围材料)之间的粘附性，周围材料的表面能应当被提高，并且周围材料与金的界面能应当被降低。

界面能(γ界面)可被描述为由于界面的出现，每单位面积的系统额外的能量。界面能源自界面原子化学结合和界面处结构/应变的变化。界面能还可被表征为包括化学界面能和结构界面能。在某些实施方式中，降低NFT材料和包含特定材料的粘合层之间的界面能可以通过利用粘合层的具有与NFT材料类似的原子化学结合和原子半径的材料来实现。

可被用于粘合层的材料可以具有相对高的表面能并且(例如)与金具有相对低的界面能。可被用于粘合层的说明性的材料例如可以包括具有相对高的表面能并且(例如)与金具有相对低的界面能的金属、氧化物、氮化物或碳化物。

在某些实施方式中，粘合层(位于NFT(例如NFT的桩)的一个或多个表面上)可以包括一种或多种金属。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、钌(Ru)、锝(Tc)、铑(Rh)、钯(Pd)、铍(Be)、铝(Al)、锰(Mn)、铟(In)、硼(B)或其组合。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Pt、Ir、Al、Rh、Ru、Pd或其组合。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Pt、Ir、Al或其组合。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Pt。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Ir。在某些实施方式中，所述金属可以包括对氧化具有相对较高的抵抗的金属，从而使得粘合层在NFT的使用过程中不会被氧化。在某些这样的实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Ir、Pt、Pd、Ru、Rh、Re、Nb、Os、Al、B或其组合。

在某些实施方式中，粘合层(位于NFT(例如NFT的桩)的一个或多个表面上)可以包括一种或多种金属。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、硅(Si)、镍(Ni)、钽(Ta)、钛(Ti)、钇(Y)、钒(V)、镁(Mg)、钴(Co)、锡(Sn)、铌(Nb)、铪(Hf)或其组合。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Cr、Ni、Sn或其组合。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Cr、Sn或其组合。在某些实施方式中，所述金属可以包括对氧化具有相对较高的抵抗的金属，从而使得粘合层在NFT的使用过程中不会被氧化。在某些这样的实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为W、Ti、Cr、Si、Ni或其组合。

在某些实施方式中，粘合层(位于NFT(例如NFT的桩)的一个或多个表面上)可以包括一种或多种金属。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Re、Os、Ir、Pt、Hf、Ta、Ru、Tc、Nb、Rh、Pd、Be、Al、Mn、In、W、Mo、Cr、Si、Ni、Ti、Y、V、Mg、Co、Sn或其组合。在某些这样的实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Ir、Pt、Pd、Nb、Ru、Re、Ta、Os、Al、B、W、Ti、Cr、Si、Ni或其组合。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Pt、Ir、Al、Cr、Ni、Sn或其组合。在某些实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Pt、Ir、Cr、Sn或其某些组合。在某些实施方式中，所述金属可以包括对氧化具有相对较高的抵抗的金属，从而使得粘合层在NFT的使用过程中不会被氧化。在某些这样的实施方式中，所述金属可以包括的特定的说明性的金属例如为Ir、Pt、Pd、Nb、Ru、Re、Ta、Nb、Os、Al、B、W、Ti、Cr、Si、Ni或其组合。

图4A以实心方块示出对于3d金属的fcc(111)表面来说计算得出的表面能(J/m²)与价态的函数关系；以空心圆圈示出衍生自3d金属的液态金属的表面张力的独立于结构的表面能；并且实线为从表面上看来的导向，而虚线将结果中的某一些相连。图4B以实心方块示出对于5d金属的fcc(111)表面来说计算得出的表面能；以空心圆圈示出衍生自5d金属的液态金属的表面张力的独立于结构的表面能；并且实线为从表面上看来的导向。图4C以实心方块示出对于4d金属的fcc(111)表面来说计算得出的表面能(J/m²)与价态的函数关系；以空心圆圈示出衍生自4d金属的液态金属的表面张力的独立于结构的表面能；并且实线为从表面上看来的导向，而虚线将结果中的某一些相连。图4D以实心方块示出对于非过渡金属的fcc(111)表面来说计算得出的表面能(J/m²)与价态的函数关系；以空心圆圈示出衍生自非过渡金属的液态金属的表面张力的独立于结构的表面能；并且实线为从表面上看来的导向，而虚线将结果中的某一些相连。

在某些实施方式中，粘合层(位于NFT(例如NFT的桩)的一个或多个表面上)可以包括一种或多种氧化物。在某些实施方式中，所述氧化物可以包括的特定的说明性的氧化物例如为氧化铍(BeO)、氧化硅(SiO)、氧化铁(FeO)、氧化锆(CrO)、氧化锰(MnO)、氧化镉(CdO)、氧化镁(MgO)、氧化铪(HfO)或其某些组合。在某些实施方式中，所述氧化物可以包括的特定的说明性的氧化物例如为氧化钽(TaO)、氧化钛(TiO)、氧化锡(SnO)、氧化铟(InO)或其某些组合。在某些实施方式中，所述氧化物可以包括的特定的说明性的氧化物例如为氧化铍(BeO)、氧化硅(SiO)、氧化铁(FeO)、氧化铝(AlO)、氧化钛(TiO)、氧化锆(ZrO)、氧化钽(TaO)、氧化锰(MnO)、氧化镉(CdO)、氧化锡(SnO)、氧化铟(InO)、氧化铟锡(ITO)或其某些组合。应当注意的是氧化物可以包括任意的包括特别提及的元素和氧的化学计量。例如，氧化硅包括二氧化硅(SiO₂)和一氧化硅(SiO)两者。

下文的表1示出数种氧化物的体积稳定的多晶型物的表面能和转换能。

表1

氧化物	表面能(J/m²)	转换能(kJ/mol)
			α-Al₂O₃	2.6±0.2	0
γ-Al₂O₃	1.7±0.1	13.4±2.0
			AlOOH(勃姆石)	0.5±0.1	-17±1
TiO₂(金红石)	2.2±0.2	0
			TiO₂(板钛矿)	1.0±0.1	0.7±0.4
TiO₂(锐钛矿)	0.4±0.1	2.6±0.4
			ZrO₂(单斜的)	6.5±0.2	0
ZrO₂(四方晶系的)	2.1±0.05	9.5±0.4
			ZrO₂(无定形的)	0.5±0.05	34±4
硅沸石	0.09±0.01	7-15

下文的表2示出计算得出的在0°K下MO氧化物的(100)面的表面能。

表2

氧化物	表面能(J/m²)
		MgO	1.362
MgO	1.459
		CaO	1.032
BaO	0.641
		MnO	1.247
CdO	1.044

下文的表3示出在0°K下MO氧化物(晶系未指定)的表面能。

表3

氧化物	表面能(J/m²)
		MgO	1.090
FeO	1.060
		MnO	1.010
CaO	0.820
		SrO	0.700
BaO	0.605
		BeO	＞1.420
CdO	0.530
		ZnO	0.600
PbO	0.250

下文的表4示出在0°K下MO₂氧化物(晶系未指定)的表面能。

表4

氧化物	表面能(J/m²)
		ZrO₂	0.800±20％
UO₂	0.640±20％
		ThO₂	0.530±20％

在某些实施方式中，粘合层(位于NFT(例如NFT的桩)的一个或多个表面上)可以包括一种或多种碳化物。在某些实施方式中，所述碳化物可以包括的特定的说明性的碳化物例如为碳化钽(TaC)、碳化铀(UC)、碳化铪(HfC)、碳化锆(ZrC)、碳化钪(ScC)、碳化锰(MnC)、碳化铁(FeC)、碳化铌(NbC)、碳化锝(TcC)、碳化铼(ReC)或其某些组合。在某些实施方式中，所述碳化物可以包括的特定的说明性的碳化物例如为碳化钒(VC)、碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化铬(CrC)、碳化钴(CoC)、碳化镍(NiC)、碳化钇(YC)、碳化钼(MoC)或其某些组合。在某些实施方式中，所述碳化物可以包括的特定的说明性的碳化物例如为碳化钒(VC)、碳化钽(TaC)、碳化钛(TiC)、碳化铀(UC)、碳化钨(WC)、碳化铪(HfC)、碳化锆(ZrC)、碳化铬(CrC)、碳化钪(ScC)、碳化锰(MnC)、碳化铁(FeC)、碳化钴(CoC)、碳化镍(NiC)、碳化钇(YC)、碳化铌(NbC)、碳化钼(MoC)、碳化锝(TcC)、碳化铼(ReC)或其某些组合。

下文的表5示出在1100℃下一碳化物(晶系未指定)的表面能。

碳化物	表面能(J/m²)
		ZrC	0.80±0.25
UC	1.0±0.3
		TiC	1.19±0.35
TaC	1.29±0.39
		VC	1.675±0.5

下文的表6示出3d、4d和5d过渡金属碳化物的表面能E_s(以eV/原子和J/m²表示)以及理论和实验功函数Φ(eV)，使用基于线性松饼锡轨道的原子球近似(LMTO-ASA)技术计算得出。

表6

在某些实施方式中，粘合层(位于NFT(例如NFT的桩)的一个或多个表面上)可以包括一种或多种氮化物。在某些实施方式中，所述氮化物可以包括的特定的说明性的氮化物例如为氮化铬(CrN)、氮化硼(BN)或其某些组合。在某些实施方式中，所述氮化物可以包括的特定的说明性的氮化物例如为氮化钛(TiN)、氮化锆(ZrN)、氮化铪(HfN)或其某些组合。在某些实施方式中，所述氮化物可以包括的特定的说明性的氮化物例如为氮化铬(CrN)、氮化硼(BN)、氮化钛(TiN)、氮化锆(ZrN)、氮化铪(HfN)或其某些组合。

图5为示出不同涂层在20℃下的表面自由能的图表。表面自由能被细分为极性部分(上部灰色模式)和分散部分(下部白色模式)。

所公开的粘合层可以具有不同的厚度。粘合层的厚度可称为粘合层的平均厚度。在某些实施方式中，所公开的粘合层的厚度可为至少0.1nm在某些实施方式中为至少0.2nm或者在某些实施方式中为至少1nm在某些实施方式中，所公开的粘合层的厚度可不大于100nm在某些实施方式中不大于40nm在某些实施方式中不大于5nm或者在某些实施方式中不大于3.5nm粘合层的厚度(例如平均厚度)例如可以使用透射电子显微镜(TEM)、X射线反射率(XRR)或者X射线光电子能谱(XPS)来测量。所述厚度例如可以使用具有已知厚度的标准试样进行校准来确定。

本领域技术人员在阅读本说明的基础上将会理解NFT类型、而不仅仅是桩和盘体(还被称为“棒糖”型NFT)在这里可被利用。例如，等离子体间隙类型NFT和仅桩NFT也可被利用。在某些实施方式中，例如包括金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、其合金的多种不同的材料或其它材料可被用于形成NFT。在某些实施方式中，NFT还可以由在美国专利公开号2013/0286799，美国专利号8,427,925和于2013年6月21日提交的编号为13/923,925、名称为“包括膜结构的磁性装置(MAGNETIC DEVICES INCLUDING FILM STRUCTURES)”以及于2013年10月24日提交的编号为14/062,651、名称为“包括NFT和散热片的记录头(RECORDING HEADS INCLUDINGNFTAND HEATSINK)”的美国专利申请中列出的材料构成，其公开的内容在这里通过参考而被引入。

在某些实施方式中，可被用于粘合层的材料可以是提供可接受的NFT耦合效率损失程度的那些。这样的材料通常具有相对高的折射指数(n)。非等离子体材料层(例如在某些实施方式中所公开的粘合层)在NFT材料的界面处以及覆盖材料层的存在可以“抑制”该界面支撑表面等离子体的能力，这会导致更弱的NFT电场发射。这样的材料还可以具有相对有利的k值。在某些实施方式中，从光学的角度来说更加有害的材料例如可以相对更小的厚度来使用。

制造包括所公开的粘合层的装置的方法依赖于粘合层的位置而有所不同。在一个或多个粘合层被应用在第一表面307、第三表面308、第四表面311或其任意组合的实施方式中，粘合层可被沉积，随后NFT材料可被沉积，其后沉积覆层或介电材料。粘合层会影响底层介电材料(例如覆层或介电层)和NFT之间的粘附性。在粘合层被应用于第二表面309上的实施方式中，粘合层材料可以在NFT材料被沉积在例如沟槽中(与所公开的粘合层材料对齐或不对齐)之后而被沉积在其上。第二表面309上的粘合层随后会影响NFT材料和叠加介电材料(例如上部覆层)之间的粘附性。在某些实施方式中，粘合层材料可被沉积在NFT材料层上。这种结构随后会被调整以(由NFT材料层)形成桩，在桩的第一表面307上具有粘合层。接下来，粘合层可被形成在第三表面308、第四表面311和第二表面309上。过量的粘合层材料随后可被任选地由该结构移除。

用于形成所公开的粘合层的说明性的方法例如可以包括沉积方法，例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、镀金(例如电镀)、溅射方法、阴极电弧沉积方法、离子注入方法和蒸发方法。

用于形成粘合层的方法可被容易地结合至装置的总体制造工艺中。总的来说，所公开的粘合层的使用将由于NFT的分层而降低或消除产量损失，并在磁性装置的操作期间延长NFT的寿命，其对于目前的装置形成工艺具有非常小的影响。

在某些实施方式中，粘合层可以使用离子注入来形成。这样的形成粘合层的方法可以包括将一种或多种元素注入至最终将恰好位于NFT(其例如可以由金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、铑(Rh)、铼(Re)、其合金(例如二元或三元)、或其组合构成)下方的层中。在某些实施方式中，这样的层可以是介电材料。说明性的介电材料例如可以包括氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化钛、氧化铌或其组合。例如，粘合层可以通过将一种或多种元素注入至介电材料中而形成，所述介电材料将最终形成NFT空间的芯(CNS)。最终将与NFT的其它表面相邻定位的装置的其它部分也可以利用一种或多种元素注入以形成所公开的粘合层。在某些实施方式中，粘合层可以通过注入元素至形成NFT空间磁极(NPS)的介电材料中来形成，所述介电材料形成相邻波导的覆层，或其任意组合。

将一种或多种元素注入至最终将与NFT相邻的介电材料中被认为但不依赖于表面改性介电材料，由此提供改善的可润湿能力以及金属与介电材料的粘附性。将一种或多种元素注入至相邻的介电材料中能够用于改进表面纳米拓扑结构，从而影响并改变膜由三维岛生长至平面生长的生长模式。可替换地，所注入的离子自身可以经选择以影响在其上沉积的成核现象和生长过程的动力学，由此形成平坦的、致密的NFT膜。用于注入的元素可以经选择以使得它们能够改进用于沉积的介电表面的表面能。当具有这样的作用的时候，所述元素可被认为是例如表面活性离子、催化离子或者二者。用于注入的元素还可以是或者可替换地经选择以阻碍或者阻断NFT层的成核作用和生长的特定位置。

要注入的一种或多种元素(其实际上将作为离子而被注入)可以是不同的并且可以基于如上所提及的因素以及其它因素来选择。在某些实施方式中，所注入的元素例如可以是金属元素、惰性气体、卤素、其他类型的元素或其组合。说明性的元素例如可以包括铝(Al)、铁(Fe)、硅(Si)、铋(Bi)、铅(Pb)、锡(Sn)、钴(Co)、钌(Ru)、镍(Ni)、锗(Ge)、锑(Sb)、砷(As)、镓(Ga)、钠(Na)、钾(K)、硒(Se)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铑(Rh)、铟(In)、碲(Te)或其组合。说明性的元素例如可以包括氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氖(Ne)或其组合。说明性的元素例如可以包括氯(Cl)、碘(I)或其组合。说明性的元素例如可以包括氧(O)、磷(P)、碳(C)、氮(N)、硫(S)或其组合。某些说明性的元素，例如惰性气体例如还可被用于表面撞击、纳米拓扑结构产生或其组合。如上所讨论的，所选择的特定的一种或多种元素可以至少部分地基于改善膜密度、有利地改变局部表面润湿角度、促进二维平面生长、有利地改变NFT层(例如金属层)与介电层的粘着系数、作用为用于NFT材料生长的选择性催化剂或者优选位置、促进均匀的成核作用、改善界面强度、高温稳定性或其组合来选择。在NFT材料将包括金(Au)的某些实施方式中，介电材料(例如CNS)可以利用Au离子而被注入。

在某些实施方式中，多于一种元素可被注入至介电材料中以改进其上将沉积NFT材料的表面。在某些实施方式中，至少两个种类可以相互反应，它们可以与介电材料表面反应，它们可以在NFT材料被沉积的同时或者一旦NFT材料被沉积或其某些组合与NFT材料反应。一种或多种元素的反应可用于改善所沉积的NFT材料的密度，改善界面强度，或其某些组合。

所注入的元素的浓度可以是不同的，并且在整个注入表面或者注入表面内不需要是相同的。在某些实施方式中，所注入的元素的浓度在NFT生长表面附近可被有利地改进。在某些实施方式中，所述元素可以具有至介电材料内的浓度分布曲线。在某些实施方式中，所注入元素的浓度分布曲线可被修整从而在介电材料内产生梯度组成分布曲线。在某些实施方式中，梯度组成可被有利地用于改进膜和整个装置内的应力状态。在某些实施方式中，所述元素的浓度可不小于10ppm(0.001原子百分比或at％)，或者在某些实施方式中不小于100ppm(0.01at％)。在某些实施方式中，所述元素的浓度可以不大于10at％，在某些实施方式中不大于5at％，或者在某些实施方式中不大于2at％。

所注入的元素或离子在它们将被注入时的能量将控制元素至介电材料内的渗透深度。所述核素至介电层(例如CNS)的首个数纳米(nm)内的表面下渗透可用于锚定形成在其上的NFT层，由此改善界面强度和牢固性。

所述至少一种元素可以使用多种不同类型的系统而被注入至介电材料中。在某些实施方式中，束线植入可被利用，同时在某些实施方式中，等离子体浸入注入可被利用。在束线注入被利用的实施方式中，离子束例如可被设置为与试样表面垂直的角度(90度)，或者其可以入射1度至90度的角度范围。试样在注入过程中为静止的，或者其可以在注入过程中以固定的或者可变的速度旋转。注入(以及其它任选的步骤)可被实施在平坦的表面上、在倾斜的或者波状表面上、在具有逆行壁角的表面上、或其任意组合。

在某些实施方式中，一种或多种元素至介电材料内的注入可以在NFT材料的沉积之前任选地结合介电材料的其它处理。在某些实施方式中，这样的其它任选的过程可以包括热处理(例如退火)、化学处理、气体处理或其某些组合。在某些实施方式中，一种或多种元素的注入可被散布在这样的其它任选的处理中。在某些实施方式中，一种或多种元素至介电材料内的注入可以任选地在沉积NFT材料之前结合一个或多个蚀刻步骤。这样的任选的蚀刻步骤可以在离子注入步骤之后执行以使Rp值最高的(Rp或者所投影的范围为所注入的离子群运动至表面内的平均距离)的介电表面成为平面。任选的蚀刻步骤之后有利地为NFT材料的沉积，金属(非NFF材料)的沉积，籽层的沉积，介电层的沉积，或其任意组合。在某些实施方式中，任选的籽层材料可被离子注入至介电材料中。元素注入步骤之后还可以任选地在其上沉积金属之前、期间或者二者相继地进行热处理、UV处理、加热处理、化学处理或其任意组合。

在某些实施方式中，介电层的注入之后可以进行NFT材料的沉积并且由所沉积的NFF材料形成至少一部分NFT。至少一部分的NFT的形成例如至少可以包括桩的形成。至少一部分的NFT的形成可以包括多个不同的过程，例如包括图案化和移除步骤。在某些实施方式中，光刻过程、蚀刻步骤或其组合可被利用。

在某些实施方式中，一种或多种元素至介电材料内的注入之后可以进行部分NFT材料层的沉积。所述的部分NFT材料层的厚度可不小于0.1nm，并且在某些实施方式中厚度不大于20nm。所述的部分NFT材料层随后可用能够用于有利地改善膜密实性或增强界面(例如CNS/NFT界面)的界面强度的元素注入。这样的核素会具有对NFT材料和介电材料(例如CNS)两者的亲和性。这样的材料的特定的例子可以包括硫(S)，其将优选地结合至金属原子(例如金)。注入过程以及部分NFT材料层沉积过程可以以重复序列交替执行从而产生多层或梯度结构。

进一步的信息还可在案卷编号为430.18020010、发明人为SethuramanJayashankar和Michael Kautzky、名称为“MATERIALS FOR NEAR FIELD TRANSDUCERS ANDNEAR FIELD TRANSDUCERS CONTAINING SAME(用于近场换能器的材料以及包含该材料的近场换能器)”的美国专利申请中找到，其所公开的全部内容在这里通过参考而被引入。

虽然本公开不被如此的限定，但是本公开的多个不同方面的理解将通过下文所提供的对于示例的讨论而获得。

示例

在HAMR头部(包括SiO₂CNS、NFT的Au桩和SiO₂NPS)的ABS表面上，厚的Ir层使用磁控溅射而被沉积，并且在该表面之上，厚的钻石状碳膜(DLC)使用阴极电弧而被沉积，从而保护金属层避免氧化。出于对比的目的，厚的氧化钽(TaO)层也被沉积在试样上。每种试样制备六十个(60)样品。所述样品在400℃下热退火1小时、3小时、6小时、12小时、24小时或48小时(在下文的表7中给出)。临界尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM)随后被用于估计桩是否由ABS表面凹进。表1示出试样和它们失败率百分比。

不同结构的失败率在下文的表7中示出。

表7

图6A示出退火约48小时之后的试样之一的扫描电子显微镜(SEM)图像。图6B出于对比的目的示出在300℃下退火3小时之后的TaO层之一的SEM。

在这里所使用的所有的科学和技术术语都具有本领域常用的含义，除非另有所指。在这里提供的定义用于帮助在这里经常使用的特定术语的理解，并且不意图用于限制本公开的范围。

如在本说明和权利要求中所使用的，“顶部”和“底部”(或者像“上部”和“下部”之类的其它的术语)相对于说明书被严格地应用，并且不暗含所描述的元件位于其中的制品的任何总体取向。

如在本说明和权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”涵盖具有复数指代的实施方式，除非该内容清楚地另有所指。

如在本说明和权利要求中所使用的，术语“或者”通常应用于其包括“和/或”的含义，除非该内容清楚地另有所指。术语“和/或”是指所列出的一个或全部元素或者任意两个或更多个所列元素的组合。

如在这里所使用的，“具有(have)”、“具有(having)”、“包括(include)”、“包括(including)”、“包含(comprise)”、“包含(comprising)”等被用于它们开放式的含义，并且通常是指“包括但不限于”。应当理解的是“基本上由……构成”、“由……构成”等包含于“包含(comprising)”等中。例如，“包含”银的导电迹线可以是“由银构成”或者“基本上由银构成”的导电迹线。

如在这里所使用的，“基本上由……构成”，当其涉及组成、装置、系统、方法等的时候，是指组成、装置、系统、方法等的组分被限于所列举的组分以及在本质上不会影响组成、装置、系统、方法等的基本特征和新颖性特征的任意其它组分。

术语“优选的”和“优选地”涉及可能会在特定的情况中提供特定优点的实施方式。然而，其它的实施方式在相同的或者其它的情况中也可能是优选的。此外，一个或多个优选实施方式的陈述并不意味着其它的实施方式是无用的，并且不意图将其它的实施方式排除出本公开、包括权利要求的范围。

而且，在这里，通过端点表示的数值范围包括该范围内的所有数值(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等，或者10或更小包括10、9.4、7.6、5、4.3、2.9、1.62、0.3等)。当数值范围“高至”特定数值的时候，该数值被包括在所述范围内。

在上文的说明书和随后的权利要求书中使用的“第一”、“第二”等并不意图必须指代所列举的目标数值是存在的。例如，“第二”基底仅用于与另一个注入装置区分(例如“第一”基底)。在上文的说明书和随后的权利要求书中使用的“第一”、“第二”等也不必须指代其中的一个比另一个在时间上要早。

由此，包括至少一个混合层的装置的实施方式被公开。如上所描述的实施方式以及其他的实施方式均落入权利要求的范围中。本领域技术人员将理解的是本公开可被实践为非公开的那些实施方式。所公开的实施方式用于说明性的目的并且不用于限制。

Claims

1.一种用于磁记录的装置，包括：

近场换能器NFT，所述NFT具有盘体和桩，并且所述桩具有五个表面；和

至少一个粘合层，设置在所述桩的五个表面中的至少一个上，所述粘合层包括如下的一种或多种：

铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、钌(Ru)、锝(Tc)、铑(Rh)、钯(Pd)、铍(Be)、铝(Al)、锰(Mn)、铟(In)、硼(B)及其组合；

氧化铍(BeO)、氧化硅(SiO)、氧化铁(FeO)、氧化锆(ZrO)、氧化锰(MnO)、氧化镉(CdO)、氧化镁(MgO)、氧化铪(HfO)及其组合；

碳化钽(TaC)、碳化铀(UC)、碳化铪(HfC)、碳化锆(ZrC)、碳化钪(ScC)、碳化锰(MnC)、碳化铁(FeC)、碳化铌(NbC)、碳化锝(TcC)、碳化铼(ReC)及其组合；和

氮化铬(CrN)、氮化硼(BN)及其组合。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述NFT包括金或其合金。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个粘合层位于所述桩的沿着具有波导的芯和写入磁极的轴的表面上。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述至少一个粘合层与所述波导的芯相邻地定位。

5.根据权利要求3所述的装置，进一步包括至少一个额外的粘合层，其位于所述桩的垂直于具有所述芯和所述写入磁极的所述轴的表面上。

6.根据权利要求1所述的装置，其中除了空气轴承表面，所述桩的所有表面在其上均具有粘合层。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述桩的所有五个表面均在其上具有粘合层。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个粘合层的厚度为约0.1nm至约100nm。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个粘合层的厚度为约0.2nm至约5nm。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个粘合层包括Ir、Pt、Pd、Ru、Re、Rh、Os、Al、B或其组合。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个粘合层包括Pt、Ir、Al或其组合。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个粘合层包括Ir。

13.一种用于磁记录的装置，包括：

能量源；

近场换能器NFT，经构建以接收源自所述能量源的能量，所述NFT具有盘体和桩，并且所述桩具有五个表面；和

氮化铬(CrN)、氮化硼(BN)及其组合。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述能量源包括激光器。

15.根据权利要求13所述的装置，进一步包括波导，所述波导经构建以接收源自所述能量源的能量并将其结合至所述NFT内。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述至少一个粘合层位于所述桩的沿着具有所述波导的芯的轴的表面上。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述至少一个粘合层与所述波导的芯相邻地定位。

18.根据权利要求13所述的装置，其中除了空气轴承表面，所述桩的所有表面在其上均具有粘合层。

19.根据权利要求13所述的装置，其中所述至少一个粘合层包括Ir、Pt、Pd、Ru、Re、Rh、Os、Al、B或其组合。