CN105825874A - 用于自旋转矩振荡器(sto)的稳定层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于自旋转矩振荡器(STO)的稳定层。在一个实施例中，一种自旋转矩振荡器(STO)包括：基准层，其具有能够自由面内旋转的磁化强度；场产生层(FGL)，其包括具有实质上在膜平面中的易磁化平面的至少一个磁膜，其中FGL的磁化强度能够面内旋转；和稳定层(STL)，其位于FGL的与基准层相对的一侧上，STL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜，其中STL的磁化强度能够面内旋转，其中STL的饱和磁化强度与STL的厚度的乘积小于FGL的磁化强度与FGL的厚度的乘积的一半。

Description

用于自旋转矩振荡器(STO)的稳定层

技术领域

本发明涉及磁记录，并且更具体地，本发明涉及微波辅助磁记录(MAMR)。

背景技术

计算机的心脏是磁硬盘驱动器(HDD)，HDD通常包括旋转磁盘、具有读取和写入磁头的滑块、处于旋转磁盘上方的悬臂以及摆动悬臂从而将读取和/或写入磁头置于旋转磁盘上的所选磁道上的致动器臂。当磁盘不旋转时，悬臂偏置滑块使其接触磁盘的表面，但是当磁盘旋转时，与滑块的空气轴承表面(ABS)相邻的旋转磁盘使空气打旋，使得滑块骑跨在空气轴承上，离旋转磁盘表面微小距离。当滑块骑跨在空气轴承上时，采用写入和读取磁头将磁印记写入旋转磁盘和从磁盘读取磁信号场。读取和写入磁头被连接至根据计算机程序操作的处理电路，从而实现读取和写入功能。

在信息时代，由于计算机能力的增强以及网络速和容量增强，信息处理的量快速地增长。为了有效地接收、分配和提取这些大量的信息，需要能够高速输入/输出大量信息的存储装置。采用磁盘，随着记录密度提高，出现了其中由于热波动变得更加剧烈导致的记录信号逐渐衰减的问题。该问题的原因在于磁记录介质由形成微晶体组件的磁性材料组成，并且这些微晶体的体积被缩小。为了实现关于热波动的足够稳定性，有用的是依赖于通常使用的等于K_uV/kT的热波动指数Kβ；其中K_u为磁各向异性，V为颗粒体积，T为绝对温度，并且k为玻尔兹曼常数。Kβ应至少为70。如果假定K_u和T(材料和环境)固定，能够看出热波动导致的反磁化将随着颗粒的体积V变得更小而增大。

由于记录密度增大并且一比特占用的记录膜的体积减小，所以不能忽略热波动。如果为了抑制这种热波动而提高K_u，则用于磁记录中的磁化反转所必要的磁场就超过记录头可以产生的记录磁场，所以记录变得不可能。

发明内容

根据一个实施例，一种装置包括：被定位于面对装置表面的介质处的主磁极，主磁极被配置成产生用于将信息存储至磁记录介质的写入磁场；和与主磁极相邻地放置的自旋转矩振荡器(STO)，STO被配置成产生高频磁场，以协助将信息存储至磁记录介质，其中，STO包括：场产生层(FGL)，场产生层(FGL)包括具有在膜平面中的有效地易磁化平面的至少一个磁膜，其中，FGL的磁化强度能够面内旋转；基准层，基准层具有能够自由面内旋转的磁化强度；和稳定层(STL)，稳定层(STL)被定位于FGL的与基准层相对的一侧上，STL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜，其中STL的磁化强度能够面内旋转，并且其中STL的饱和磁化强度与STL厚度的乘积小于FGL的磁化强度与FGL厚度乘积的一半。

在另一实施例中，一种装置包括：被定位于面对装置表面的介质处的主磁极；和与主磁极相邻地放置的STO，其中STO包括：FGL，FGL包括具有在膜平面中有效地易磁化平面的至少一个磁膜，其中FGL的磁化强度能够面内旋转；基准层，基准层具有能够自由面内旋转的磁化强度；和STL，STL被定位于FGL的与基准层相对的一侧上，STL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜，其中STL的磁化强度能够面内旋转。

根据另一实施例，一种装置包括：被定位于面对装置表面的介质处的主磁极，主磁极被配置成产生用于将信息存储至磁记录介质的写入磁场；和与主磁极相邻地放置的STO，STO被配置成产生高频磁场，以协助将信息存储至磁记录介质，其中STO包括：基准层，基准层包括作为其主要部分的赫斯勒(Heusler)合金，具有能够自由面内旋转的磁化强度；FGL，FGL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的至少一个磁膜，其中FGL的磁化强度能够面内旋转；第一非磁性自旋导电层，第一非磁性自旋导电层被定位于基准层和FGL之间；STL，STL被定位于FGL的与基准层相对的一侧上，STL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜，其中STL的磁化强度能够面内旋转；和第二非磁性自旋导电层，第二非磁性自旋导电层被定位于STL和FGL之间，其中STL的饱和磁化强度与STL厚度的乘积小于FGL的磁化强度与FGL厚度乘积的一半，其中基准层的饱和磁化强度与基准层的乘积小于FGL的磁化强度与FGL厚度乘积的一半，并且其中STL的厚度与STL的饱和磁化强度的比大于约2nm/T。

可以在磁数据存储系统中实施任何这些实施例，诸如在硬盘驱动系统，该系统可以包括磁头、用于使磁介质(例如，磁盘)在磁头之上通过的驱动机构以及电联接至磁头的控制器。

通过结合附图时作为示例示出本发明原理的下文详细说明，本发明的其它方面和优点将变得明显。

附图说明

为了更充分地理解本发明的特性和优点以及优选使用模式，应结合附图阅读的下文详细说明。

图1是磁记录盘驱动器系统的简化图。

图2A是采用纵向记录格式的记录介质的截面的示意性表示。

图2B是用于如图2A中的纵向记录的传统磁记录头和记录介质组合的示意性表示。

图2C是采用垂直记录格式的磁记录介质。

图2D是用于在一侧上垂直记录的记录头和记录介质组合的示意性表示。

图2E是适合分别在介质的两侧上记录的记录设备的示意性表示。

图3A是具有螺旋线圈的垂直磁头的一个特殊实施例的横截面图。

图3B是具有螺旋线圈的背负式磁头的一个特殊实施例的横截面图。

图4A是具有环回线圈的垂直磁头的一个特殊实施例的横截面图。

图4B是具有环回线圈的背负式磁头的一个特殊实施例的横截面图。

图5示出微波辅助磁记录(MAMR)头。

图6示出根据一个实施例的具有稳定层(STL)的自旋转矩振荡器(STO)。

图7示出用于一个实施例中的STO的LLG方程解释。

图8示出STO的一个实施例的操作响应。

图9A示出根据一个实施例的STO的振荡特征。

图9B示出根据一个实施例的STO的振荡特征。

图10示出根据各种实施例的在改变STL的Hk和饱和磁化强度时的具有STL的STO的SNR差异的计算结果。

图11示出无STL的传统STO的振荡特征。

图12的A-D示出根据一个实施例的具有STL的STO的振荡特征。

图13示出根据各种实施例的使用STO的有益效果。

图14示出根据一个实施例的具有FGL堆叠和STL的STO。

图15示出根据一个实施例的具有STL的STO的振荡特征。

图16示出根据一个实施例的具有FGL堆叠和STL的STO的各种组件的标准平面内磁化强度。

图17示出根据一个实施例的使用具有FGL堆叠和STL的STO的益处。

图18示出根据一个实施例的磁头和记录介质的横截面。

图19A是示出根据一个实施例的STO布局的图示。

图19B是示出传统STO的布局的图示。

图20是示出一个实施例中的滑块和其中安装的记录/复制单元的大比例横截面图。

图21是根据一个实施例的磁记录头的概略横截面图。

图22A是示出一个实施例中的磁头滑块和磁头的布局的示例的视图。

图22B是示出另一个实施例中的磁头滑块和磁头的布局的示例的视图。

图23是以各种方法示出非磁性自旋导电层的有效范围的视图。

图24A是一个实施例中的磁记录装置的平面图。

图24B是在一个实施例中沿图24A的线A-A′的横截面图。

图25示出根据一个实施例的方法的流程图。

具体实施方式

下文说明是为了说明本发明的一般原理而做出的，并且无意限制要求保护的发明概念。此外，本文所述的特殊特征能够以各种可能组合和置换中的每一种的方式与其它所述特征组合使用。

除非本文另外特别限定，否则对所有术语都赋予它们最广泛的可能解释，包括说明书暗示的意义以及本领域技术人员应理解和/或在字典、论文中定义的意义等等。

也必须注意，除非另外指出，否则在说明书和附加权利要求中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”都包括复数指示物。

下文说明公开了基于磁盘的存储系统和/或相关系统和方法以及其操作和/或零部件的优选实施例。

在反铁磁(AF)模式振荡中，当使(B_st)_RL小时，则(B_st)_FGL>(B_st)_RL的关系变强，并且振荡可以被视为小电流振荡。在试制的微波辅助磁记录(MAMR)头中，当带着获得将能够以小电流操作的自旋转矩振荡器(STO)的目标而将基准层(RL)膜制成薄的时，当膜厚度太薄时，不能实现STO的振荡。通过Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG)模拟详细地研究STO振荡特征，并且显然在场产生层(FGL)的磁化强度波动被发送给RL膜并且RL膜的磁化强度返回至FGL的循环中，当RL膜薄时，则波动被放大，并且可能不能保持振荡。

根据一个一般实施例，一种装置包括：被定位于面对装置表面的介质处的主磁极，主磁极被配置成产生用于将信息存储至磁记录介质的写入磁场；和与主磁极相邻地f放置的STO，STO被配置成产生高频磁场，以协助将信息存储至磁记录介质，其中STO包括：FGL，FGL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的至少一个磁膜，其中FGL的磁化强度能够面内旋转；基准层，基准层具有能够自由面内旋转的磁化强度；和稳定层(STL)，稳定层(STL)被定位于FGL的与基准层相对的一侧上，STL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜，其中STL的磁化强度能够面内旋转，并且其中STL的饱和磁化强度与STL厚度的乘积小于FGL的磁化强度与FGL厚度乘积的一半。

在另一个一般实施例中，一种装置包括：被定位于面对装置表面的介质处的主磁极；和与主磁极相邻地放置的STO，其中STO包括：FGL，FGL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的至少一个磁膜，其中FGL的磁化强度能够面内旋转；基准层，基准层具有能够自由面内旋转的磁化强度；和稳定层(STL)，稳定层(STL)被定位于FGL的与基准层相对的一侧上，STL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜，其中STL的磁化强度能够面内旋转。

根据另一个一般实施例，一种装置包括：被定位于面对装置表面的介质处的主磁极，主磁极被配置成产生用于将信息存储至磁记录介质的写入磁场；和与主磁极相邻地放置的STO，STO被配置成产生高频磁场，以协助将信息存储至磁记录介质，其中STO包括：基准层，基准层包括作为其主要部分的赫斯勒合金，具有能够面内旋转的磁化强度；FGL，FGL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的至少一个磁膜，其中FGL的磁化强度能够面内旋转；第一非磁性自旋导电层，第一非磁性自旋导电层被定位于基准层和FGL之间；STL，STL被定位于FGL的与基准层相对的一侧上，STL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜，其中STL的磁化强度能够面内旋转；和第二非磁性自旋导电层，第二非磁性自旋导电层被定位于STL和FGL之间，其中STL的饱和磁化强度与STL厚度的乘积小于FGL的磁化强度与FGL厚度的乘积的一半，其中基准层的饱和磁化强度与基准层的乘积小于FGL的磁化强度与FGL厚度的乘积的一半，并且其中STL的厚度与STL的饱和磁化强度的比大于约2nm/T。

现在参考图1，其中示出根据本发明的一个实施例的磁盘驱动器100。如图1中所示，至少一个可旋转磁介质(例如，磁盘)112被支撑在主轴114上并且由可以包括磁盘驱动马达118的驱动机构旋转。每个磁盘上的磁记录通常为磁盘112上的环状样式的同心数据磁道(未示出)的形式。因而，如下文紧接着所述的，磁盘驱动马达118优选地使磁盘112经过磁读取/写入部分121。

至少一个滑块113被放置在磁盘112附近，根据本文所述和/或建议的任何方法，每个滑块113都支撑例如磁头的一个或者更多磁读取/写入部分121。随着磁盘旋转，滑块113在磁盘表面122上径向地移入和移出，以便部分121可以接触其中记录和/或将写入期望数据的磁盘的不同磁道。每个滑块113都借助于悬架115附接至致动器臂119。悬架115提供将滑块113偏置抵靠磁盘表面122的微小弹簧力。每个致动器臂119都附接至致动器127。图1中所示的致动器127可以为音圈马达(VCM)。VCM包括可在固定磁场内移动的线圈，线圈移动的方向和速度由控制器129提供的马达电流信号控制。

在磁盘存储系统的操作期间，磁盘112的旋转在滑块113和磁盘表面122之间产生在滑块上施加向上的力或者提升的空气轴承。因而，空气轴承在正常操作期间抗衡悬架115的微小弹簧力，并且支撑滑块113离开并且以微小的基本恒定的间距稍微高于磁盘表面。应注意，在一些实施例中，滑块113可以沿磁盘表面122滑动。

磁盘存储系统的各种组件在操作中由控制器129产生的信号控制，诸如存取控制信号和内部时钟信号。通常，控制单元129包括逻辑控制电路、存储器(例如，内存)和微处理器。在优选方法中，控制单元129被电联接(例如，经由电线、线缆、线路等)至一个或者更多个磁读取/写入部分121，以控制其操作。控制单元129产生控制各种系统操作的控制信号，诸如线123上的驱动马达控制信号和线128上的磁头定位和寻找控制信号。线128上的控制信号提供期望的电流分布，以将滑块113最优化地移动并且定位至磁盘112上的期望数据磁道。经由记录通道125，读取和写入信号传播到和传播自读取/写入部分121。

上述典型磁盘存储系统的描述以及图1的附图说明仅是出于表示目的。应明白，磁盘存储系统可以包括大量磁盘和致动器，并且每个致动器都可以支持许多滑块。

也可设置接口，用于在磁盘驱动器和主机(内部或者外部)之间通信，从而发送并且接收数据，并且以控制磁盘驱动器的操作和将磁盘驱动器的状态传达给主机，本领域技术人员应理解所有这些内容。

在典型磁头中，感应写入部分包括嵌入一个或者更多绝缘层(绝缘堆叠)内的线圈层，绝缘堆叠位于第一和第二极片层之间。可以在写入部分的第一和第二极片层之间通过处于或者接近磁头的面对介质侧处的间隙层形成间隙(有时被称为磁盘驱动器中的ABS)。可以在背部间隙处连接极片层。通过线圈层传导电流，这在极片中产生磁场。磁场的边缘在面对介质侧处横跨间隙，以在移动介质上的磁道中，诸如在旋转磁盘上的圆形磁道中写入磁场信息比特。

第二极片层具有从面对介质侧延伸至展开点(flarepoint)的极尖部分，和从展开点延伸至背部间隙的轭部分。展开点是其中第二极片开始加宽(展开)从而形成轭的位置。展开点的布置直接地影响为了在记录介质上写入信息而产生的磁场的量级。

图2示意性地示出与磁盘记录系统，诸如与图1中所示的磁盘记录系统一起使用的传统记录介质。这种介质被用于在介质本身的平面中或者与该平面平行地记录磁脉冲。记录介质，这种情况下为记录磁盘，主要包括一种适当的非磁性材料，诸如铝或者玻璃的支撑衬底200，支撑衬底200具有适当传统磁性层的上覆涂层202。

图2B示出可以优选地为薄膜磁头的传统记录/回放磁头204和诸如图2A的传统记录介质之间的操作关系。

图2C示意性地示出基本垂直于与诸如图1中所示的磁盘记录系统一起使用的记录介质的表面的磁脉冲的方向。为了这种垂直记录，介质通常包括具有高磁导率材料的下层212。然后，该下层212设置有优选地相对于下层212具有高矫顽力的磁性材料的上覆涂层214。

图2D示出垂直磁头218和记录介质之间的操作关系。图2D中所示的记录介质包括上文关于图2C所述的高磁导率下层212和磁性材料上覆涂层214两者。然而，示出这些层212和214两者都被应用于适当的衬底216。通常，在层212和214之间也存在被称为“交换中断”层或者“夹层”的另外的层(未示出)。

在这种结构中，在垂直磁头218的磁极之间延伸的磁通量的磁力线环进和环出具有记录介质的高磁导率下层212的记录介质的上覆涂层214，引起磁通量线在基本垂直于介质表面的方向中穿过上覆涂层214，从而以具有它们基本垂直于介质表面的磁化强度轴的磁脉冲形式将信息记录在优选地相对于下层212具有高矫顽力的磁性材料的上覆涂层214中。磁通量被软下层涂层212以通道引导回磁头218的返回层(P1)。

图2E示出类似结构，其中衬底216在其两个相对侧中的每一侧上都承载层212和214，适当的记录头218与介质的每一侧上的磁涂层214的外表面相邻地定位，允许在介质的每一侧上记录。

图3A是垂直磁头的横截面图。在图3A中，螺旋线圈310和312被用于在针磁极(stitchpole)308中产生磁通量，然后，针磁极308将该磁通量传送至主磁极306。线圈310指示线圈从页面向外延伸，而线圈312指示线圈延伸到页面内。针磁极308可以从面对介质侧318凹进。绝缘体316围绕线圈，并且可以向一些元件提供支撑。如结构右侧的箭头所示，介质行进的方向使介质首先移动超过下部返回磁极314，然后超过针磁极308、主磁极306、可以被连接至绕屏蔽的缠绕物(未示出)的尾屏蔽304，并且最后超过上部返回磁极302。这些组件中的每个组件都可以具有接触面对介质侧318的一部分。面对介质侧318被指示为横跨结构的右侧。

通过迫使磁通量穿过针磁极308进入主磁极306，然后到达朝向面对介质侧318定位的磁盘的表面而实现垂直写入。

图3B示出具有与图3A的磁头类似特征的背负式磁头。两个屏蔽304、314从侧面包围针磁极308和主磁极306。也示出了传感器屏蔽322、324。传感器326通常位于传感器屏蔽322、324之间。

图4A是使用环回线圈410的一个实施例的示意图，这种构造有时被称为煎饼构造，从而向针磁极408提供磁通量。然后，针磁极将该磁通量提供给主磁极406。在这种方向中，下部返回磁极是可选的。绝缘体416围绕线圈410，并且可以向针磁极408和主磁极406提供支撑。针磁极可以从面对介质侧418凹进。如结构右侧的箭头所示，介质行进的方向使介质首先移动超过针磁极408、主磁极406、可以被连接至绕屏蔽的缠绕物(未示出)的尾屏蔽404，并且最后超过上部返回磁极402(全部这些都可以具有或者可以不具有接触面对介质侧418的一部分)。面对介质侧418被指示为横跨结构的右侧。在一些实施例中，尾屏蔽404可以接触主磁极406。

图4B示出具有与图4A的包括缠绕从而形成煎饼式线圈的环回线圈410的磁头类似特征的另一种背负式磁头。也示出传感器屏蔽422、424。传感器426通常位于传感器屏蔽422、424之间。

在图3B和4B中，示出可选加热器远离磁头的面对介质侧。加热器也可以被包括在图3A和4A中所示的磁头中。该加热器的位置可以基于设计参数诸如期望的突出部、围绕层的热膨胀系数等而变化。

本领域技术人员应理解，除了本文另外所述的之外，图3A-4B的结构的各种组件都为传统材料和设计。

现在参考图5，为了避免克服磁介质的大的磁各向异性K_u的问题，已经使用微波辅助磁记录(MAMR)。在MAMR中，如图5中所示，除了被布置成接近和/或相邻于主磁极506的自旋转矩振荡器(STO)510产生的高频磁场508之外，还使用从垂直磁记录头500的主磁极506发出的写入磁场504向大的磁各向异性K_u的磁记录介质502执行记录。这降低了在记录区域处于磁共振条件下通过产生磁化强度的热波动而翻转磁记录介质502的比特所需的磁化反转场。以这种方式，可以通过对超过1Tb/in²的高记录密度配置的磁记录介质502实现在受微波影响的区域上记录，通过传统磁场难以记录这种高记录密度，因为通常提供的记录磁场不足。磁头500也可以包括位于STO510的与主磁极506的相反一侧上的辅助或者子磁极518。

通过MAMR，由于使用磁记录系统，在该磁记录系统中使用写入磁场504和高频磁场508，通过在记录介质502中产生磁共振而产生磁化反转，所以获得了随着高频磁场508的强度变得更强而更强的辅助效果。因此，预期可以实现在针对高记录密度配置的高K_u介质上记录。

当在MAMR中采用STO510时，由于主轴的运动，所以通过在其磁化强度旋转的堆叠(STO510)层的场产生层(FGL)512的侧面上交替地转换面内磁负荷而产生高频磁场508。示出一种被称为反铁磁(AF)耦合模式振荡的方法。在AF耦合模式振荡中，在使磁化强度旋转时保持其中FGL512磁化强度和基准层(RL)514磁化强度的反平行条件的振荡条件。这种振荡条件由通过使电流到达产生高频磁场的FGL512而产生的自旋转矩动作产生，因为RL514和FGL512被非磁性自旋导电材料层516(通常包括Cu等)分开。

AF模式守恒的原理采用下列条件，其中即使作用在FGL512的磁化强度m_FGL上的自旋转矩磁场H_stq-FGL和作用在RL514的磁化强度m_RL上的自旋转矩磁场H_stq-RF的方向具有相同方向，它们也通常为不同的量级。在方程1中示出H_stq-FGL，而在方程2中示出H_stq-RF。

$H_{stq-FGL}=(m_{FGL}\×m_{RL})\frac{CJ}{{\left(B_{s}t\right)}_{FGL}}{g}_{AF}$ 方程1

$H_{stq-ref}=(m_{FGL}\×m_{RL})\frac{CJ}{{\left(B_{s}t\right)}_{RL}}{g}_{AF}$ 方程2

在这些方程中，m_FGL和m_RL分别为FGL512和RL514的单位磁化强度向量，并且(B_st)_FGL、(B_st)_RL分别为FGL512和RL514的膜厚度和饱和磁化强度的乘积。J为垂直于STO510的堆叠平面的方向中的电流密度。g因子为取决于极化率(P)和磁化强度角度的变量。在AF模式振荡的情况下，FGL512和RL514基本反平行，所以该因子被识别为g_AF。

当以(B_st)_FGL>(B_st)_RL的方式设计设备时，则产生下列条件H_stq-FGL<H_stq-RF，即FGL512的追求(pursuing)磁化强度的变化低，所以不能赶上FGL512试图跟随的RL514的磁化强度。然而，应明白，主轴磁场取决于m_FGL和m_RL的外积，所以当达到反平行条件时停止作用。因此，FGL512磁化强度和RL514磁化强度在保持基本反平行条件时绕所施加的磁场继续旋转。当FGL512磁化强度和RL514磁化强度达到反平行条件时，g因子变得极大(g_AF>>g)，所以获得了对于相对小的电流实现大自旋转矩效果的优点。

STO510的驱动电流越小，就发生越少量的电子移动。这在元件寿命方面有利。已经认识到，为了实现电流降低，降低磁化强度与RL515的膜厚度的乘积是有效的。然而，实现这种方式的有效方法难以确定，因为RL514的磁化强度变得不稳定，并且不能在磁化强度乘以RL514的膜厚度的乘积降低太多时保持振荡。

即使在磁化强度和RL的膜厚度的乘积小时，也执行使用Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG)方程产生FGL振荡的方法的各种计算机模拟。通过这些计算机模拟，确定了为了在这种情景下有效地操作，如图6中所示，可以在STO中设置被称为稳定层(STL)的波动抑制层。如图6中所示，STO600从左到右包括RL602、第一非磁性自旋导电间隔层604、FGL606、第二非磁性自旋导电间隔层608和上述STL610。

认为FGL606产生的波动易于被从RL602传递至STL610，并且由此稳定FGL606。然后使用下列LLG方程研究具有STL610的STO600的振荡特性的条件。

$\frac{{\mathrm{dm}}_{STL}}{dt}=-{\mathrm{\&gamma;m}}_{FGL}\&times;H_{STL}+{\mathrm{\&alpha;}}_{STL}{m}_{STL}\&times;\frac{{\mathrm{dm}}_{STL}}{dt}-{\mathrm{\&gamma;\&beta;}}_{S-FS}J\&CenterDot;m_{STL}\&times;(m_{STL}\&times;m_{FGL})$

$\frac{{\mathrm{dm}}_{FGL}}{dt}=-{\mathrm{\&gamma;m}}_{FGL}\&times;H_{FGL}+{\mathrm{\&alpha;}}_{FGL}{m}_{FGL}\&times;\frac{{\mathrm{dm}}_{FGL}}{dt}-\mathrm{\&gamma;}J\&CenterDot;m_{FGL}\&times;\left({\mathrm{\&beta;}}_{F-FS}\right(m_{STL}\&times;m_{FGL})+{\mathrm{\&beta;}}_{F-FR}(m_{FGL}\&times;m_{RL}\left)\right)$

$\frac{{\mathrm{dm}}_{RL}}{dt}=-{\mathrm{\&gamma;m}}_{RL}\&times;H_{RL}+{\mathrm{\&alpha;}}_{RL}{m}_{RL}\&times;\frac{{\mathrm{dm}}_{RL}}{dt}-{\mathrm{\&gamma;\&beta;}}_{R-FR}J\&CenterDot;m_{RL}\&times;(m_{FGL}\&times;m_{RL}),$

${\mathrm{\&beta;}}_{F-FS}=\frac{{\mathrm{\&pi;\&mu;}}_B}{2500\mathrm{\&gamma;}e{\left(B_{s}t\right)}_{FGL}}{g}_{FS},{\mathrm{\&beta;}}_{S-FS}=\frac{{\mathrm{\&pi;\&mu;}}_B}{2500\mathrm{\&gamma;}e{\left(B_{s}t\right)}_{STL}}{g}_{FS},g_{FS}={\&lsqb;-4+\frac{{(1+P_{FS})}^3(3+m_{FGL}\&CenterDot;m_{STL})}{4{P_{FS}}^{3/2}}\&rsqb;}^{-1}$

${\mathrm{\&beta;}}_{F-FR}=\frac{{\mathrm{\&pi;\&mu;}}_B}{2500\mathrm{\&gamma;}e{\left(B_{s}t\right)}_{FGL}}{g}_{FR},{\mathrm{\&beta;}}_{R-FR}=\frac{2{\mathrm{\&mu;}}_B}{2500\mathrm{\&gamma;}e{\left(B_{s}t\right)}_{RL}}{g}_{FR},g_{FR}={\&lsqb;-4+\frac{{(1+P_{FR})}^3(3+m_{FGL}\&CenterDot;m_{RL})}{4{P_{FR}}^{3/2}}\&rsqb;}^{-1}$

使用图7作为引导，在上文所示的LLG方程中，m_STL、m_FGL和m_RL分别是STL、FGL和RL的单位磁化强度向量，H_STL、H_FGL和H_RL分别是STL、FGL和RL的有效磁场，α_STL、α_FGL和α_RL分别是STL、FGL和RL的衰减常数，以及(B_st)_STL、(B_st)_FGL和(B_st)_RL分别是STL、FGL和RL的磁场强度与膜厚度的乘积。所考虑的有效磁场是磁各向异性磁场、交换耦合磁场、静磁场和外部磁场。J为垂直于STO的堆叠层平面的方向中的电流密度；P为极化率，并且γ、π、μ_B和e分别为回转磁常数、圆周率、波耳磁子和单位电荷。

使用LLG方程，研究了具有40nm×40nm横截面形状的STO振荡。RL的饱和磁化强度(Bs_RL)和膜厚度(t_RL)分别被设置为1.2T和3.0nm；FGL的饱和磁化强度(Bs_FGL)和膜厚度(t_FGL)分别被设置为2.4T和8.0nm；并且STL的饱和磁化强度(Bs_STL)和膜厚度(t_STL)分别被设置为0.6T和1.5nm。另外，RL和FGL之间的交换相互作用(w_FR)、膜厚度(t_FR)和极化率(P_FR)分别被设置为0、3.0nm和0.244；并且STL和FGL之间的交换相互作用(w_FS)、膜厚度(t_FS)和极化率(P_FS)分别被设置为1erg/cm²、0.8nm和0.244。在所有情况下都假定磁膜的磁各向异性将为0。

图8示出当外部磁场为H_ext＝10kOe，并且当提供足够电流时每一层(RL、FGL、STL)的标准化面内磁化强度随着时间的变化。每一层的磁化强度都同步地旋转，但是RL处于与FGL相反的相位，所以基本与FGL反平行地旋转。相反，STL和FGL基本同相，并且面对相同方向旋转。

当电流不足时，RL和FGL不同步。图9A示出根据在STO上进行的测试，STO电流密度与振荡频率的相关性。以1ns间隔平均该频率。与电流密度无关地同步FGL和STL的磁化强度。然而，在低于特定电流密度(本文中称为临界电流密度Jc)时，RL具有与FGL不同的频率，因而在低于该临界电流密度时与FGL不同步。在这种不同步振荡条件下，FGL的频率受RL的影响，所以不能获得稳定的高频磁场。因此，临界电流密度Jc的降低可以减轻这种问题。

图9B示出通过改变RL的磁化强度*膜厚度的乘积确定Jc的结果，其中根据一个实施例，稳定层(STL)被设置在STO中，并且其中不在STO中设置这种层。STL的饱和磁化强度(Bs_STL)和膜厚度(t_STL)分别被设置为0.5T和1.5nm。FGL的饱和磁化强度(Bs_FGL)和膜厚度(t_FGL)分别被设置为2.3T和0.8nm。RL和FGL之间的交换相互作用(w_FR)、膜厚度(t_FR)和极化率(P_FR)分别被设置为0、2.0nm和0.244；STL和FGL之间的交换相互作用(w_FS)、膜厚度(t_FS)和极化率(P_FS)分别被设置为1erg/cm²、0.8nm和0.244。在所有情况下都假定磁膜的磁各向异性将为0。当不采用STL时，在上文提及的参数中，那些涉及STL的参数都被设为0。

当使RL的磁化强度*膜厚度的乘积更小时，这使得可能降低临界电流。然而，采用传统构造，如果使该乘积太小，则FGL中产生的波动被放大，产生其中振荡停止并且装置表现为无用的问题。总而言之，当在FGL中设置波动抑制层(STL)时，FGL被稳定，使得可能进一步降低临界电流。

现在将参考图11的A-D描述使用STL的实施例的其它有益效果。在低电流侧上的非同步旋转条件下，FGL和稳定层(STL)的平均频率不同，所以存在相当大的旋转波动。图11的A示出STO电流密度与平均频率的相关性，并且图11的B示出传统的STO的瞬时频率。FGL的饱和磁化强度(Bs_FGL)和膜厚度(t_FGL)分别被设置为2.3T和6.0nm，并且RL的饱和磁化强度(Bs_FGL)和膜厚度(t_FGL)分别被设置为1.1T和2.5nm。RL和FGL之间的交换相互作用(w_FR)、膜厚度(t_FR)和极化率(P_FR)分别被设置为0、2.0nm和0.27。对于磁性层，采用软磁性层。

通过FGL面内磁化强度分量的相位变化，以0.01ns间隔确定瞬时频率。即使平均频率为正值，当瞬时频率为负值时，这也指示磁化强度临时地执行反转旋转。图11的C示出其中在三个维度中在J＝0.4磁化强度旋转发生的方式，而图11的D示出其中当从上方施加外部磁场时(11kOe)发生的磁化强度旋转的方式。能够看出，FGL磁化强度(在图11的D中)在若干次旋转中执行一次反转旋转，这种反转旋转的量约为1/3。

当FGL执行反转旋转时，在记录介质上施加的高频磁场的旋转方向被反转，即该方向与介质磁化强度的前进运动相反，所以不能获得MAMR效果。RL磁化强度(如图11的C中所示)看起来像在磁化强度方向中旋转，同时显示相当大的波动。

图12的A-B示出其中在如图6中所示的STO构造中采用稳定层(STL)的STO的平均频率和瞬时频率。STL的饱和磁化强度(Bs_STL)和膜厚度(t_STL)分别被设置为1.0T和3.0nm，并且STL和FGL之间的交换相互作用(w_FS)、膜厚度(t_FS)和极化率(P_FS)分别被设置为1erg/cm²、0.8nm和0.27。作为磁性层，采用软磁性层。FGL和RL的平均频率不同，直到超过J＝0.33，所以产生非同步旋转条件。

相反，FGL和STL的平均频率相同，与电流密度无关。当超过FGL的振荡初始电流密度(在该情况下，J＝0.07)时，瞬时频率呈现负值。图12的C-D示出其中J＝0.2的三个维度中的磁化强度旋转。RL磁化强度(如图12的C中所示)和FGL磁化强度(如图12的D中所示)两者都遵循基本稳定的圆形轨道。因此，明显地，即使STO电流密度低于Jc，对MAMR效果的影响也不特别大。因此，通过采用STL稳定FGL磁化强度振荡，并且即使电流密度不超过Jc，也可以预期MAMR效果。

参考图13描述另一实施例的有益效果。图13示出针对各种STO构造，STO电流密度与各种磁性层的振荡频率的相关性。在传统构造的STO(A)中，FGL的饱和磁化强度(Bs_FGL)和膜厚度(t_FGL)分别为2.3T和6.0nm；RL的饱和磁化强度(Bs_RL)和膜厚度(t_RL)分别为1.1T和0.8nm；并且RL和FGL之间的交换相互作用(w_FR)、膜厚度(t_FR)分别为0和2.0nm。假定FGL和RL之间的极化率(P_FR)为0.27。当在该构造中包括STL时，添加膜厚度(t_FS)为0.8nm的Cu膜以及具有软磁性特性的磁性材料(C)或者具有7kOe的垂直磁各向异性的磁性材料(E)的插入物。假定这将导致FGL和STL之间1erg/cm²的交换相互作用(w_FS)和0.37的极化率(P_FS)。另外，关于相应构造，研究了其中FGL和RL之间的极化率(P_FS)为0.55的一些情况(B、D和F)的振荡性能。

如上所述，采用传统构造的STO(A)的问题在于Jc大，所以除非提供了超过Jc的大电流密度，否则不能获得足够的MAMR效果。如果提供大电流密度，则由于热的产生和/或移动，趋向于发生元件的退化。然而，根据一个实施例，通过提供(C)稳定层(STL)能相当大地降低Jc。然而，在STO方面考虑，如果仅考虑降低Jc，则能够通过增大极化率P增强(B)自旋转矩。然而，采用传统构造的STO，这难以仅通过增大极化率P来实施，因为这将在电流密度变得甚至稍微大于Jc时导致停止振荡。

在配备有STL的STO(D)中，首先通过增大极化率P实现极化率调节产生的Jc降低效果。通过使STL上具有垂直各向异性而获得甚至更大的稳定效果(E、F)。认为这种效果中的主要因素在于通过将STL磁化强度的垂直方向分量应用到FGL作为交换磁场而减小正交方向中的退磁场，并且在于通过主轴转矩迫使FGL磁化强度进入旋转平面中。另外，通过增大FGL磁化强度的面内分量增强高频磁场。

参考图14，根据一个实施例，描述更多有益效果。在MAMR中，为了获得高频磁场，使FGL的磁场强度和膜厚度的乘积(Bs*t)_FGL大是有用的。然而，由于磁畴在膜厚度方向中发展，所以即使FGL为大厚度，超过约6nm，也不提高MAMR效果。

因此推断，使用层压FGL1402(FGL堆叠构造)可以有效地产生期望的结果；然而，这引入了下列问题，即当新层压(展开的)FGL1402(包括FGL-11404和FGL-21406)的厚度约超过单层FGL的膜厚度限制(在该情况下，6nm)的一半时，不能实现振荡。

认为这种情况的原因在于FGL1404、1406之间的磁化强度波动放大，并因此添加稳定层(STL1408)可以是有效的。通过STL1408的波动抑制效果，可以使层压FGL1404、1406的旋转可以规范化，以便获得强的高频磁场。

使用LLG方程验证图14中是否实现了振荡。假定RL1410的饱和磁场强度(Bs_RL)和膜厚度(t_RL)分别为1.2T和3.0nm；FGL-11404的饱和磁场强度(Bs_FGL1)和膜厚度(t_FGL1)分别为2.3T和6.0nm，FGL-21406的饱和磁场强度(Bs_FGL2)和膜厚度(t_FGL2)分别为2.3T和6.0nm；STL1408的饱和磁场强度(Bs_STL)和膜厚度(t_STL)分别为0.6T和1.5nm，RL1410和FGL-11404之间的交换相互作用(w_FR)、膜厚度(t_FR)和极化率(P_FR)分别为0、2.0nm和0.24；STL1408和FGL-21406之间的交换相互作用(w_FS)、膜厚度(t_FS)和极化率(P_FS)分别被设置为1erg/cm²、0.8nm和0.24，FGL-11404和FGL-21406之间的交换相互作用(w_FF)、膜厚度(t_FF)和极化率(P_FF)分别被设置为2erg/cm²、0.6nm和0.24。对于磁性模，采用软磁性材料。

该结构也可以包括第一非磁性自旋导电层1412、第二非磁性自旋导电层1414和第三非磁性自旋导电层1416，每一层都包括现有技术中已知的适当材料，诸如Cu。

在另一实施例中，FGL堆叠1402可以包括超过两个FGL，诸如3、4、5，多个等等，每个FGL都通过自旋导电层与另一个分开。

图15示出关于外部磁场Hext绘出的STO的振荡频率。如图所示，除了原点(零点)附近的区域之外，振荡频率都与Hext成比例。

图16示出当外部磁场为Hext＝10kOe时每一层的标准化面内磁化强度随着时间的变化。每一层的磁化强度都同步：FGL-1、FGL-2和STL基本同相，并且在相同方向中旋转。相反，RL的磁化强度处于与FGL相反的相位，并且基本与FGL反平行地旋转。这证明可以通过如图14中所示的FGL-1和FGL-2的单一旋转(FGL堆叠构造)获得对高频磁场的增强的可能性。

在图17中示出另一实施例的益处。图17示出针对各种STO构造的FGL-1和FGL-2的振荡条件的关系。在传统构造的STO(A)中，FGL-1的饱和磁化强度(Bs_FGL1)和膜厚度(t_FGL1)分别为2.4T和6.0nm；RL的饱和磁化强度(Bs_RL)和膜厚度(t_RL)分别为1.1T和1.5nm；并且RL和FGL-1之间的交换相互作用(w_FR)和膜厚度(t_FR)分别为0和3.0nm。假定FGL和RL之间的极化率(P_FR)为0.24。FGL-2的饱和磁化强度(Bs_FGL2)和膜厚度(t_FGL2)分别在1.6T至2.4T和4.0nm至6.0nm的范围内变化。假定2erg/cm²的交换相互作用(w_FS)和0.24的的极化率(P_FS)将作用在FGL-1和FGL-2之间。

在(B)中包括STL，插入有膜厚度(t_FS)为0.8nm的Cu，STL包括具有厚度为2.0nm的0.6T软磁特性的磁性材料。假定FGL和STL之间的交换相互作用(w_FS)为1erg/cm²，极化率(P_FS)为0.24。在图17中，对于Bs_FGL2和t_FGL2的组合，由O指示其中FGL-1和FGL-2同时相位振荡的情况，并且由X指示不发生振荡、发生异步振荡或者相反相位振荡的情况。

利用FGL堆叠构造，为了获得强的高频磁场，期望扩展层(FGL-2)的磁化强度*膜厚度乘积尽可能地接近FGL-1的磁化强度*膜厚度乘积。在不存在STL的传统构造中，FGL-2的磁化强度*膜厚度乘积不能被增大为超过10T·nm。通过使用STL(稳定层)，甚至能获得14.4T·nm的磁化强度*膜厚度乘积，也可获得振荡。可以构造具有2.4TFGL的有效厚度为12nm的STO。通过使用STL，可以实现FGL的进一步扩展。

如上所述，可以通过：将稳定层(STL)设置在场产生层(FGL)的外侧(即STO与RL的相对侧，在两者之间夹有非磁性自旋导电层)；使STL上具有垂直磁各向异性；和提高RL的自旋极化率，可以在传统构造的STO中实现下列效果：

1.Jc的降低；

2.实现稳定的FGL振荡，甚至低于Jc，由此使得微波辅助磁记录是可能的；

3.提高振荡频率；

4.增强高频磁场；和

5.由于FGL堆叠构造而增强高频磁场。

由于上述点1.和点2.，通过降低STO操作电流可以实现延长元件寿命并且提高稳定性。由于上述3.、4.和5.，可以实现辅助记录性能以及在被配置用于更高记录密度的介质上的辅助记录的改进。

参考特定实施例详细地描述特殊特征、构造和方法。在图18中，示出根据实施例的、在垂直于(图中的垂直方向)与磁头的行进方向(在图中为左/右方向的磁道方向)平行的记录介质表面的平面中截取的、诸如磁记录头的装置的横截面图。也在图中示出介质的横截面。对于本说明的剩余部分，该装置将被称为记录头。

关于记录头1800，在图顶部在主磁极5和相对的磁极6之间设置磁路。应明白，假定磁头将在图顶部处基本电绝缘。在磁路中，磁力线组成闭合路径，并且磁路不必仅由磁性材料形成。另外，磁路可以由面对相对磁极6的一侧上的主磁极5上的辅助磁极等的布置形成。在这种情况下，不需要在主磁极5和辅助磁极6之间提供电绝缘。另外，假定磁记录头1800配备有用于激励这些磁路的线圈和铜线等等。根据一个实施例的STO1801在主磁极5和相对磁极6之间形成。主磁极5和相对磁极6设置有电极或者用于实现与电极电接触的一些其它适当装置，以便STO驱动电流从主磁极5朝向相对的磁极6流动，或者在相反方向中流动。主磁极5和相对磁极6的材料可以为大的饱和磁化强度的CoFe、CoFe合金，或者本领域已知的基本不存在晶体磁各向异性的一些其它适当的材料。记录介质7可以包括衬底19、层压膜下层20和在下层20之上形成的记录层16。下层20可以包括在30nm-CoFe层上具有10nm-Ru层的层压结构(或者本领域已知的适合层压膜的一些其它适当的材料和厚度)。另外，记录层16可以包括具有约15nm的总体膜厚度的CoCrPt-SiOx层(或者本领域已知的适合记录层的一些其它适当的材料和厚度)。磁各向异性磁场可以在离所设置的表面4nm处具有15kOe的强度，磁各向异性在深度方向中以步进方式增大，并且平均磁各向异性磁场约为2.4MA/m(30kOe)。

与主磁极5相邻地形成STO1801，其以分层方式朝向相对磁极6包括：非磁性自旋分散材料8；基准层3；第一非磁性自旋导电层4；磁场产生层(FGL)1；第二非磁性自旋导电层14；稳定层(STL)2；和第二非磁性自旋分散材料9。示出在图中的左右方向中，从非磁性自旋分散材料8延伸至第二非磁性自旋分散材料9的柱状结构，该柱状结构在横截面中具有最长方向沿面对介质表面的矩形形状。

使用该矩形形状，在磁道宽度方向中产生形状各向异性，所以即使在磁场产生层1的面内方向中存在来自主磁极5的泄漏磁场分量，也平稳地发生面内磁化强度旋转，并且可以使主磁极5和磁场产生层1彼此接近。沿该矩形结构的面对介质表面一面的侧面长度w是用于确定记录磁道宽度的重要因素，并且可以约为40nm，或者以其它方式更大或者更小。在微波辅助记录中，使用大的磁各向异性的记录介质，使得除非来自主磁极5的记录磁场和来自磁场产生层1的高频磁场匹配，否则不能实现充分记录，所以主磁极5的宽度和厚度(在磁头行进方向中的长度)可以是大的，以便使得能够施加大的记录磁场。在该实施例中，可以通过采用约60nm或者更大或更小的宽度，以及约100nm或者更大或更小的厚度获得约0.9MA/m的记录磁场。

作为RL3，可以使用1.5nm-CoMnSi合金(饱和磁化强度1.1T)，或者本领域技术人员应理解的适当厚度的一些其它适当材料。从主磁极5的端面至相对磁极6的端面的距离可以在从约35nm至约75nm的范围内，诸如约49nm，并且磁场产生层1的高度可以在从约25nm至约50nm的范围内，诸如约38nm。

当使用3D磁场分析软件分析被施加给该实施例中的STO的磁场时，获得约0.8MA/m(10kOe)的值。作为磁场产生层1，可以使用CoFe合金(饱和磁化强度为2.35T)，或者本领域已知的具有大的饱和磁化强度的一些其它适当的材料。FGL1的厚度可以在从约2nm至约10nm的范围内，诸如约6nm，几乎不存在任何晶体磁各向异性。对于稳定层(STL)2，可以使用(Ni/Co)n合金(饱和磁化强度约为1.1T)，或者本领域已知的，厚度在从约0.5nm至约6nm的范围内，诸如约3nm的一些其它适当的材料，并且可以使用约7kOe的晶体磁各向异性(如图19A中所示)。另外，为了比较，同时使用包括CoFe合金(饱和磁化强度约为2.35T)和约6nm厚度的磁场产生层1制造了传统类型的STO(如图19B中所示)，其中不形成第二非磁性自旋导电层或稳定层(STL)。

在磁场产生层中，磁化强度在沿该层的平面内以高速旋转；来自面对介质表面和来自磁极的在侧面处出现的泄漏磁场起高频磁场的作用。当采用具有负垂直磁各向异性的大的饱和磁化强度材料，诸如(CoFe)n多层膜作为磁场产生层1时，由此以这种获得了稳定磁化强度的面内旋转和更强高频磁场。

再次参考图18，在根据该实施例的STO1801中，为了获得AF模式自旋转矩振荡，STO驱动电流(DC)从磁场产生层1朝向RL3流动。

当磁通量从主磁极5流入时，从主磁极5的侧面观察时，磁场产生层磁化强度的旋转方向为顺时针的，所以可以施加与记录介质的磁化方向的前进运动方向相同的旋转方向的高频磁场，其中期望通过在主磁极5和磁场产生层1之间定位而磁化反转。当磁通量朝着主磁极5流动时，从主磁极5观察时，磁场产生层磁化强度的旋转方向为逆时针的；因而，可以施加与记录介质的磁化方向的前进运动方向相同的旋转方向的高频磁通量，其中期望磁化反转。因此，与主磁极5的极性独立地，获得其中从磁场产生层1产生的旋转高频磁场辅助由主磁极5产生的磁化反转的有益效果。不能通过传统高频磁发生器(其中，不通过主磁极5的极性改变自旋转矩方向)获得这种有益效果。自旋转矩作用随着STO驱动电流(电子电流)增大而增大，并且当高极化率的Co被插入非磁性自旋导电层和相邻的铁磁层之间约0.5nm范围或者更多或更少时，自旋转矩作用变大。对于第一非磁性自旋导电层4，可以使用2nm-Cu，或者本领域已知的一些其它适当厚度的一些其它适当的导电材料。对于第二非磁性自旋导电层14，可以使用0.8nm-Cu，或者本领域已知的一些其它适当厚度的一些其它适当的导电材料。对于非磁性自旋分散材料8和9，可以使用3nm-Ru，或者本领域已知的一些其它适当厚度的一些其它适当的材料。

如图20中所示，在悬架254上测试了磁头滑块250，磁头滑块250中安装了包含根据一个实施例的STO201的记录/再现单元252。使用自旋支架调查研究在磁介质7上的记录/再现性能。记录/再现单元252包括记录头单元和再现磁头单元。如详图中所示，记录头包括激励主磁极的线圈256，和被布置在主磁极5和相对磁极6之间的STO201，以及辅助磁极258。再现磁头单元包括被布置在下部屏蔽262和上部屏蔽264之间的再现传感器260。在一些情况下，辅助磁极258和上部屏蔽264可以组合。记录/再现单元252的各种组成元件的驱动电流由配线266供应，并且被端子268供应给各种组成元件。在详图中概略地示出用于向STO201供应电流的电源270，但是实际上，电源270可以被布置在滑块250外部，并且可以通过配线266将电源270产生的STO驱动电流供应给STO201。

使用20m/s的磁头介质相对速度、7nm的磁间隔和50nm的磁道间距执行磁记录。然后，由具有15nm的屏蔽间隙的GMR磁头再现该记录。当以512MHz记录130kFCI的信号，而不使STO驱动电流穿过时，无论是否在磁头中包括STL，信噪比(SNR)都为9.0dB。通过将电流送到STO而测量微波辅助的效果。供应以及不供应STO驱动电流的SNR的增量被定义为ΔSNR，单位为dB。如果不存在STL，则ΔSNR基本为0直到其中STO驱动电压超过150mV，并且在约200mV饱和在2.7dB(SNR＝11.7dB)；使用340mV以便获得4.1dB(SNR＝13.1dB)。相反，在配备有STL的安装STO磁头的情况下，ΔSNR开始从65mV的STO驱动电压增大，并且获得100mV时为4.1dB，150mV时为4.6dB和200mV时为4.9dB。通过这些结果，显然利用具有STL的STO，可以通过100mV的STO驱动电压实现超过每平方英寸1Tb的记录密度。在该情况下，高频磁场的频率为22.7GHz。另外，即使以100mV执行连续写入操作1000小时，也完全不发现元件电阻的变化。当STO驱动电流(DC)方向反转时，不能获得足够的信号/噪声。

参考表1-3描述进一步实施例。表1-3示出测量除了图18中所示的试制磁头中的主磁极5、非磁性自旋分散层8和9以及相对磁极6之外的STO的主要部分的振荡条件的结果。对于RL3，采用饱和磁化强度为1.1T的3.0nmCoNi合金膜；饱和磁化强度为1.1T的3.0nmCoMnGe合金膜；和饱和磁化强度为1.1T的1.5nmCoMnGe合金膜。CoMnGe合金是一种高自旋极化率的赫斯勒合金，并且有效地降低STO驱动电流。根据一些实施例，任何RL都可以包括赫斯勒合金作为其主要部分(基于原子量或者重量，包括50％或者更多的RL材料)。对于FGL，采用饱和磁化强度为2.3T的6nm厚度FeCo。第一非磁性自旋导电层4为2nm厚度Cu，而第二非磁性自旋导电层14为0.8nm厚度Cu。对于稳定层(STL)2，分别形成Ni(0.6T)、CoMnGe合金(1.1T)、CoNi合金(1.6T)、CoFe合金(2.1T)(上文Hk_STL＝0，组A)、(Co/Pd)多层膜(0.6T)、(Ni/Co)多层膜(1.1T)、(Co/Ni)多层膜(1.6T)(上文Hk_STL＝7kOe，组B)，厚度范围为约1nm至约6nm。另外，为了比较，制造了用于测试的无稳定层的STO。

通过从外部施加从膜表面倾斜10°角的11kOe磁场进行测试，并且STO驱动电压在30秒内从0变为250mV。振荡频率与STO驱动电压相关联，通过磁致电阻的傅立叶变换寻找峰值。当STO驱动电压低时，如图9A中所示，FGL-1和RL的振荡频率不相符，所以磁致电阻以不规律方式改变，所以甚至通过执行傅立叶变换也不能获得定义明确的峰值。当STO驱动电压超过临界电压Vc(图9A中的临界电流Jc)时，FGL-1和RL的磁化强度旋转同步，所以采用外部磁场与每一层的相对角度的差异作为磁致电阻输出，可实现振荡频率的测量。应注意，如果低于Vc地驱动STO，则FGL-1和RL的振荡频率不相符，所以FGL-1的旋转被RL的旋转中断：因此这是辅助记录所不期望的。表1-3示出当V＝100mV(在Vc>100mV时的Vc情况下)时的临界电压Vc和频率。

下表1示出当对RL采用饱和磁化强度为1.1T并且厚度为3.0nm的CoNi合金膜时的振荡特征。

表1

在其中不存在稳定层(STL)的情况下，甚至对于250mV的STO驱动电压，也未在振荡谱中观察到定义明确的峰值。当对稳定层(STL)采用组A(Hk_STL＝0)时，采用至少2nm的Ni膜和CMG膜，能观察到临界电压Vc，虽然Vc不能被降低至低于100mV。Jc处的振荡频率约为13GHz。当对稳定层(STL)采用组B(HK_STL＝7kOe)时，Vc降低相当大，并且对于(Co/Pd)多层膜、至少2nm的(Ni/Co)多层膜和6nm的(Co/Ni)多层膜的情况，Vc变为小于100mV。V＝100mV是STO驱动电压的基准电平，使得元件电阻在持续1000小时的连续写入操作中不变化。元件电阻取决于元件电阻和元件构造等的制造变化性而变化，所以是可以根据实际安装条件而设置的值，并且因此，元件电阻的变化是可能的，并且可以在实际使用中考虑。

为了提高振荡频率，在28.9GHz时，有效地采用包括厚度为约5nm至约8nm范围内的诸如约6nm的(Co/Pd)多层膜的低Bs的厚STL。然而，在其中STL太厚的磁头情况下，增加主磁极和相对磁极之间的距离是必要的，所以这减小写入磁场，并且此外减小进入STO的磁场，所以具有不能实现大震荡频率的危害。

下表2示出当对基准层采用饱和磁化强度为1.1T并且厚度为3.0nm的CoMnGe合金膜时的振荡特征。

表2

CoMnGe合金具有高自旋极化率，所以有效地降低STO驱动电流。当不设置稳定层(STL)时，Vc＝240mV，那么振荡频率为11.6GHz。不能仅通过提高基准层的自旋极化率获得稳定振荡。当对稳定层(STL)采用组A(HK_STL＝0)时，甚至具有1nm的STL膜厚度，也能够观察到临界电压Vc，虽然，如在表1的组A中，不能使Vc小于100mV。与表1的组A相比，Vc时的振荡频率约高出50％，在约20GHz。另外，当STL的饱和磁化强度(Bs_STL)和膜厚度(t_STL)的乘积超过6nmT时，作用在STL上的自旋转矩变小，结果是稳定性降低，并且该层不再起稳定层的作用，Bs_STL×t_STL<6nmT。

期望STL的饱和磁化强度(Bs_STL)和膜厚度(t_STL)的乘积小于FGL的饱和磁化强度(Bs_FGL)和膜厚度(t_FGL)的乘积的一半。再次参考表2，甚至在对稳定层(STL)采用组B(Hk_STL＝7kOe)时，Vc也被相当大地降低，并且即使采用1nm的STL膜厚度，也能观察到临界电压Vc。当Vc为100mV或者更低时，虽然基本与表1的组B的情况相同，但是再次参考表2，Vc时的振荡频率约为20GHz，该振荡频率约比表面1的组B的情况大50％。因此相信，关于Vc时的振荡频率，提高基准层的自旋极化率有效。另外，为了降低Vc，有效地是使STL的膜厚度(t_STL)关于饱和磁化强度(Bs_STL)的比超过2nm/T，t_STL/Bs_STL>2nm/T。

通过两个表达式，有效的是采用处于由表达式：2×Bs_STL<t_STL<6/Bs_STL确定的范围内的STL的膜厚度。当Bs_STL＝0.5T时，该厚度将约为1nm至12nm；当Bs_STL＝1.0T时，该厚度将约为2nm至6nm；并且当Bs_STL＝1.5T时，该厚度将约为3nm至4nm。

下表3示出当对基准层采用饱和磁化强度为1.1T并且厚度为1.5nm的CoMnGe合金膜时的振荡特征。

表3

该CoMnGe合金比表1的情况薄，所以其自旋极化率降低，但是由于基准层的饱和磁化强度和膜厚度的乘积降低，所以有效地降低了STO驱动电流。当不存在稳定层(STL)时，Vc＝500mV并且振荡频率为7.9GHz。当对稳定层(STL)采用组A(Hk_STL＝0)时，对于6nmNi膜，Vc小于100mV。Vc时的振荡频率约为15GHz，即比表1的组A的情况大15％。

再次参考表3，当采用组B(Hk_STL＝7kOe)作为稳定层(STL)，排除其中STL膜厚度为1nm时，Vc的下降最大，并且因而V＝100mV时的振荡频率最大。有效STL膜厚度基本符合表达式：2×Bs_STL<t_STL<6/Bs_STL。

为了确定Hk_STL的最佳值，约14kOe比0kOe至约7kOe更优选，并且比约21kOe至约28kOe更优选。图10示出根据一个实施例，采用具有STL的STO在改变Hk_STL和STL的饱和磁化强度Bs_STL时的ΔSNR差的计算结果。如图所示，最大ΔSNR差发生在约14kOe的Hk_STL和约1.0T的Bs_STL时。计算也考虑1Tbit/in²的记录密度。

如上所述，发现了降低Jc(Vc)和提高振荡频率可以通过下列方式实现：与传统STO构造相反，将稳定层(STL)设置在STO的外侧上(即，在STO与RL相反的一侧上，夹着FGL的非磁性自旋导电层)；使稳定层上具有垂直磁各向异性；和提高配备有STL的STO的基准层的自旋极化率。因此，根据本文所述的实施例的STO可以实现更长元件寿命和更高的可靠性。

参考图21描述另一实施例。该实施例的主磁极5的特征特性在于，主磁极5关于面对介质表面朝向相对磁极6的侧面倾斜。通过使主磁极5倾斜，可能增强记录磁场并且提高记录磁场梯度。另外，由于相对磁极6的间隙磁场垂直地进入STO201的层压面，所以可能使FGL更靠近主磁极5。另一方面，存在FGL产生的有效高频磁场(其逆时针分量)降低的缺点。当采用具有配备有根据本文提出的实施例的STL的FGL堆叠构造的STO时，可以增强高频磁场，所以实现了与如图21中所示倾斜的主磁极5的极好兼容性。

图21是其中在平行于磁头行进方向(即，磁道方向，为图中的左右方向)并且垂直于记录介质表面(即，图中的垂直方向)的平面中截取的根据实施例的磁记录头的横截面图。该图也示出介质的横截面。

关于记录头203，磁路位于图顶部，在主磁极5和相对磁极6之间。应注意，假定磁头将在图顶部处基本电绝缘。在磁路中，磁力线包含闭合路径，并且磁路不必仅由磁性材料形成。另外，磁路可以由主磁极5上的面对相对磁极6的一侧上的辅助磁极等的布置形成。在这种情况下，不需要在主磁极5和辅助磁极之间设置电绝缘。另外，假定磁记录头203配备有用于激励这些磁路的线圈和铜线等。根据一个实施例的STO201在主磁极5和相对磁极6之间形成。主磁极5和相对磁极6配备有电极或者用于实现与电极电接触的机构，以便STO驱动电流从主磁极5朝向相对磁极6流动，或者在相反方向中流动。主磁极5和相对磁极6的材料可以为大的饱和磁化强度的CoFe合金，基本不存在晶体磁各向异性。记录介质7可以包括衬底19、层压膜下层20和在下层20之上形成的记录层16。下层20可以包括在30nm-CoFe层上具有10nm-Ru层的层压结构(或者本领域已知的适合层压膜的一些其它适当的材料和厚度)。另外，记录层16可以包括具有约15nm的总体膜厚度的CoCrPt层(或者本领域已知的适合记录层的一些其它适当的材料和厚度)。记录层16可以在离表面4nm处具有磁各向异性磁场15kOe，其磁各向异性在深度方向中以步进方式增大，通过蚀刻与1.5Tb每平方英寸对应的图案(磁道间距46nm，比特间距9nm)形成的平均磁各向异性磁场约为2.8MA/m(30kOe)。SiOx可以被嵌入比特间隙21中。

与主磁极5相邻地形成STO180，其以分层方式朝向相对磁极6包括：第二非磁性自旋分散材料9；稳定层(STL)2；第三非磁性自旋导电层24；第二磁场产生层23(FGL-2)；第二非磁性自旋导电层14；第一磁场产生层1(FGL-1)；第一非磁性自旋导电层4；基准层3；和非磁性自旋分散材料8。

由此定位柱状结构，该柱状结构在图中的左右方向中，从非磁性自旋分散材料9延伸至第二非磁性自旋分散材料8，该柱状结构在横截面中具有最长方向沿面对介质表面的矩形形状。由于层压面倾斜，所以应注意，必须当心不易于通过形状磁各向异性在高度方向中磁化FGL。当不振荡时，该方向中的磁化将导致记录介质的退磁化，并且因此是不期望的。在该实施例的STO201中，基准层3处于相对磁极6和第一磁场产生层1之间，所以为了获得AF模式自旋转矩振荡，将STO驱动电流(DC)从主磁极5侧面传送至相对磁极6侧面是有用的。

作为基准层3，可以使用3.0nm-CoMnGe合金(饱和磁化强度1.1T)，或者本领域已知的适当厚度的一些其它适当材料。当使用3D磁场分析软件分析时，被施加给根据本实施例的STO的磁场可以约为11kOe，从主磁极5的端面至相对磁极6的端面的长度约为39nm。对于第一磁场产生层(FGL-1)1，可以采用大饱和磁化强度、厚度6nm并且基本无任何晶体磁各向异性的CoFe合金(饱和磁化强度2.4T)，或者本领域已知的适当厚度的一些其它适当材料。对于第二磁场产生层(FGL-2)23，可以采用5nm或者6nm厚度的CoFe合金(饱和磁化强度2.4T或者2.0T)，或者本领域已知的适当厚度的一些其它适当材料。对于稳定层(STL)2，可以使用3nm厚度的Ni(饱和磁化强度0.6T)，或者本领域已知的适当厚度的一些其它适当材料。为了推断FGL-1和FGL-2之间以及FGL-2和STL之间的最佳交换相互作用，可以制造其中第二非磁性自旋导电层14和第三非磁性自旋导电层24的Cu厚度分别在0.5nm至0.8nm和0.6nm至2.0nm的范围内的STO，并且包含在记录头内。

另外，为了比较，同时由3nm厚度的非磁性导电材料以不具有STL的FGL堆叠构造制造传统的STO，并且其中在FGL-1和FGL-2之间不形成第二非磁性自旋导电层，并且不存在稳定层。参考图22A和图22B描述磁头行进方向的布置和记录介质的关系。在磁头滑块上存在两种磁头布置模式：一种是如图22A中所示，磁头被布置在尾侧上，另一种是如图22B中所示，磁头被布置在引导侧上。应注意，尾侧和引导侧由磁头滑块关于记录介质的相对运动方向确定：如果记录介质的旋转方向与所示方向相反，则图22A示出其中磁头位于引导侧上的情况，而图22B示出其中磁头位于尾侧上的情况。因而，虽然原则上如果通过逆转主轴马达的极性而在相反方向中旋转记录介质，将可能逆转尾侧和引导侧的关系，但是由于需要精确地控制旋转速度，所以改变主轴马达的极性是不切实际的。

正如图18的实施例情况，以20m/s的磁头介质相对速度、7nm的磁间隔和50nm的磁道间距执行磁记录，并且此外，然后使用屏蔽间隙15nm的GMR磁头回放该记录。当以610MHz执行记录1550kFCI的信号而不使STO驱动电流穿过使，信噪比为9.1dB，与是否采用FGL堆叠构造无关，并且与是否设置了STL无关。然后，通过使电流到达STO(STO驱动电压150mV)而测量微波辅助的效果。在其中存在FGL堆叠构造的情况下，如果不存在STL，则即使电流被供应给STO，ΔSNR也基本为0或者为负值。相信该情况的原因在于STO或者不振荡，或者执行不稳定振荡，中断记录磁化强度。在其中FGL-1和FGL-2成一体而不存在稳定层的传统类型磁头的情况下，在其中总FGL厚度为6nm的情况下，ΔSNR＝2.8dB，并且在总FGL厚度为11nm至12nm的情况下ΔSNR为3.1dB。通过从在1nm至5nm的总FGL厚度时的ΔSNR值简单地推断，将预期该值将在12nm厚度时超过5dB。显然，在FGL的厚度方向形成磁畴抑制了高频磁场强度的增大。虽然FGL堆叠构造具有防止在膜厚度方向中形成这些磁畴的有益效果，但是有用的是每个FGL应同步地在相同相位中旋转。如果FGL-2的饱和磁化强度和膜厚度的乘积变得太大，则主轴转矩不足，导致FGL之间的磁化强度波动放大，结果是不能继续振荡。通过添加根据本文的实施例的稳定层(STL)2，可以充分地利用FGL堆叠构造的优点。

图23示出对于其中第二非磁性自旋导电层的厚度(t_FF)和第三非磁性自旋导电层的厚度(t_FS)改变的磁头，在改变第二磁场产生层(FGL-2)的饱和磁化强度和膜厚度时采用其中集成FGL的STO的ΔSNR差的调查研究。由X指示其中ΔSNR差基本为零或者负值的情况；由Δ指示其中这种差超过1dB并且SNR＝13.1dB的情况；并且由O指示这种差超过2dB的情况。

通过附图应明白，当第二非磁性自旋导电层的厚度(t_FF)大于约0.6nm时，不能获得相内同步旋转。另外，优选地第三非磁性自旋导电层的厚度(t_FS)可以小于约0.8nm。从CoFe合金的层压结构，推断在Cu厚度为0.6nm和0.8nm的情况下起作用的交换相互作用分别为2erg/cm²和1erg/cm²。显然也期望加强FGL之间的耦合。

此外，优选地当FGL包括三层或者更多层时使FGL之间的耦合在基准层上更强。通过上文应明白，在具有配备有根据本文的实施例的STL的FGL堆叠构造的STO中，高频磁场得到增强，所以可以实现超过每平方英寸1.2Tb的记录密度。高频磁场的频率为18.0GHz。此外，通过具有配备有采用1.5nm合金(饱和磁化强度1.1T)作为基准层以及3nm多层膜(Co/Ni)(饱和强度1.1T并且磁各向异性7kOe)作为稳定层(STL)的STL的FGL堆叠构造的STO，在具有超过每平方英寸1.5Tb的记录密度的记录和再现中实现完全足够的SNR和覆写性能。另外，甚至当经受在100mV的持续1000小时的连续写入操作时，也未在元件电阻中发现变化。

参考图24A-24B描述进一步实施例。图24A和24B示出根据一个实施例的磁记录装置的整体构造，图24A为平面图，并且图24B为沿其A-A’的横截面图。记录介质1101被固定至旋转轴轴承1104，并且由马达1100旋转。图24B示出其中设置三个磁盘和六个磁头的示例；然而，能够存在一个或者更多个磁盘以及一个或者更多个磁头。记录介质1101为盘状，并且在其两个面上都形成有记录层。滑块1102在旋转记录介质的表面上基本以径向方向移动，并且在其尖端设置有记录/再现单元。记录/再现单元、STO和主磁极被设置在上文更详细描述的记录单元中。

使用悬臂1105将悬架1106支撑在旋转致动器1103上。悬架1106具有设法以指定负荷将滑块1102压在记录介质1101上，以及将滑块1102从记录介质1101拉开的功能。从IC放大器1113通过配线1108供应用于驱动磁头的各种组成元件的电流。由图24B中所示的用于读取/写入的通道IC1112执行对被提供给记录头单元的记录信号和/或从再现磁头单元检测的再现信号的处理。另外，磁记录装置的控制操作作为整体由执行存储在存储器1111中的磁盘控制程序的处理器1110实施。因此，在本实施例的情况下，处理器1110和存储器1111包括所谓的磁盘控制器。

在图25中示出根据一个实施例的一种用于形成MAMR磁头的方法2500。可以在任何期望环境下实现方法2500，其中包括但是不限于图1-24B所示的那些期望环境等。

在操作2502中，在磁头的面对介质表面处主磁极。主磁极被配置成产生用于将信息存储至磁记录介质的写入磁场，并且可以包括本领域已知的任何适当材料，并且可以具有本领域技术人员已知的将为适当的厚度。

在操作2504中，使用本领域已知的任何形成技术，诸如溅镀、电镀、化学气相沉积等使STO与主磁极相邻地形成。STO被配置成产生高频磁场，以辅助将信息存储至磁记录媒体。STO包括：本文所述类型的STL，该STL包括在其膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜；和包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的至少一个磁膜的FGL。

在各种实施例中，STL的磁化强度可以能够面内旋转，FGL的磁化强度可以能够面内旋转，和/或STL的饱和磁化强度与STL厚度的乘积可以小于FGL的磁化强度与FGL厚度乘积的一半。

在进一步实施例中，形成STO可以包括：形成具有能够自由地面内旋转的磁化强度的基准层；形成与基准层相邻的第一非磁性自旋导电层；形成与第一非磁性自旋导电层相邻的FGL；形成与FGL相邻的第二非磁性自旋导电层；和形成与第二非磁性自旋导电层相邻的STL，使得STL位于STO的与基准层相对的一侧上。

自旋导电层可以包括Cu、AgSn、AgZn、铝基合金、诸如CoGeMn的赫斯勒合金和/或本领域已知的用于传递自旋转矩的任何其它适当材料。

在一些实施例中，STL可以具有约10nm的最大厚度，并且可以使用薄很多的层，诸如在从约1.5nm至约5nm的范围内，当对于FGL使用CoFe时，STL的最大厚度高达约6nm，并且当对于FGL使用其它材料时，STL的最大厚度高达约7nm-8nm。在一些实施例中，STO的最大宽度可以为约20nm-25nm。

在另一实施例中，基准层的饱和磁化强度与基准层的厚度的乘积小于FGL的磁化强度与FGL的厚度的乘积的一半。

在可替选实施例中，STL可以被配置成在其操作期间将电流传送至基准层，或者基准层可以被配置成在其操作期间将电流传送至STL。

在一种方法中，基准层可以包括赫斯勒合金作为其主要部分，例如原子量或者重量百分比为50％或者更大。

在另一实施例中，STL的厚度与STL的饱和磁化强度的比可以大于约2nm/T。在又另一实施例中，STL可以具有本文更详细所述的垂直磁各向异性。

另外，形成FGL可以包括形成包括两个或者更多个自由旋转层的层压堆叠，所述两个或者更多自由旋转层中的每一层被通过磁性自旋导电层彼此分开。在该实施例中，每个磁性自旋导电层都可以具有不超过约1nm的厚度。

应注意，可以整体或者部分地，以计算机硬件、软件、手动地、使用专用设备等及其组合实现本文提出的用于各种实施例中的至少一些实施例的方法。

此外，本领域技术人员通过阅读本说明书应明白，可以使用已知的材料和/或技术实施任何结构和/或步骤。

已经通过示例提出本文公开的发明概念，以说明其在多种说明性场景、实施例和/或实施方式中的众多特征。应明白，大致公开的概念应被视为模块化的，并且可以通过其任何组合、置换或者综合的方式实施。另外，本领域技术人员通过阅读说明书将会理解的本文公开的特征、功能和概念的任何变型、改变或者等效物应被视为处于本公开的范围之内。

虽然上文已经描述了各种实施例，但是应理解它们仅是作为示例而非限制提出的。因而，本发明的实施例的广度和范围不应限于任何上述示例性实施例，而是应仅根据权利要求和它们的等同形式限定。

Claims (20)

1.一种装置，包括：

主磁极，所述主磁极被定位于所述装置的面对介质表面处；以及

自旋转矩振荡器(STO)，所述STO被定位成邻近所述主磁极，所述STO被配置成产生高频磁场，以协助将信息存储至磁记录介质，

其中，所述STO包括：

场产生层(FGL)，所述FGL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的至少一个磁膜，其中，所述FGL的磁化强度能够面内旋转；

基准层，所述基准层具有能够自由面内旋转的磁化强度；以及

稳定层(STL)，所述STL被定位于所述FGL的与所述基准层相对的一侧上，所述STL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜，其中，所述STL的磁化强度能够面内旋转，并且

其中，所述STL的饱和磁化强度与所述STL的厚度的乘积小于所述FGL的磁化强度与所述FGL的厚度的乘积的一半。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括被定位于所述基准层和所述FGL之间的第一非磁性自旋导电层。

3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括被定位于所述STL和所述FGL之间的第二非磁性自旋导电层。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基准层的饱和磁化强度与所述基准层的厚度的乘积小于所述FGL的磁化强度与所述FGL的厚度的乘积的一半。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，在操作期间，电流从所述STL传送到所述基准层。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，在操作期间，电流从所述基准层传送到所述STL。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述STL具有垂直的磁各向异性。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述STL的厚度与所述STL的饱和磁化强度的比大于约2nm/T。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基准层包括作为其主要部分的赫斯勒合金。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述FGL包括层压堆叠，所述层压堆叠具有两个或者更多个自由旋转层，所述两个或者更多个自由旋转层中的每一个被通过磁性自旋导电层彼此分开。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，每个磁性自旋导电层具有不大于约1nm的厚度。

12.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

磁介质；

驱动机构，所述驱动机构用于使所述磁介质经过所述主磁极；以及

控制器，所述控制器电力地用于控制所述主磁极的操作。

13.一种装置，包括：

主磁极，所述主磁极被定位于所述装置的面对介质表面处；以及

自旋转矩振荡器(STO)，所述STO被定位成邻近所述主磁极，

其中，所述STO包括：

场产生层(FGL)，所述FGL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的至少一个磁膜，其中，所述FGL的磁化强度能够面内旋转；

基准层，所述基准层具有能够自由面内旋转的磁化强度；以及

稳定层(STL)，所述STL被定位于所述FGL的与所述基准层相对的一侧上，所述STL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜，其中，所述STL的磁化强度能够面内旋转。

14.根据权利要求13所述的装置，进一步包括被定位于所述基准层和所述FGL之间的第一非磁性自旋导电层。

15.根据权利要求13所述的装置，进一步包括被定位于所述STL和所述FGL之间的第二非磁性自旋导电层。

16.根据权利要求13所述的装置，其中，所述基准层的饱和磁化强度与所述基准层的厚度的乘积小于所述FGL的磁化强度与所述FGL的厚度的乘积的一半。

17.根据权利要求13所述的装置，其中，所述STL具有垂直的磁各向异性，并且其中，所述STL的饱和磁化强度与所述STL的厚度的乘积小于所述FGL的磁化强度与所述FGL的厚度的乘积的一半。

18.根据权利要求13所述的装置，其中，所述FGL包括层压堆叠，所述层压堆叠具有两个或者更多个自由旋转层，所述两个或者更多个自由旋转层中的每一个被通过磁性自旋导电层彼此分开，并且其中，每个磁性自旋导电层具有不大于约1nm的厚度。

19.根据权利要求13所述的装置，进一步包括：

磁介质；

驱动机构，所述驱动机构用于使所述磁介质经过所述主磁极；以及

控制器，所述控制器电力地用于控制所述主磁极的操作。

20.一种装置，包括：

主磁极，所述主磁极被定位于所述装置的面对介质表面处，所述主磁极被配置成产生用于将信息存储至磁记录介质的写入磁场；以及

自旋转矩振荡器(STO)，所述STO被定位成邻近所述主磁极，所述STO被配置成产生高频磁场，以协助将信息存储至所述磁记录介质，

其中，所述STO包括：

基准层，所述基准层包括作为其主要部分的赫斯勒合金，具有能够面内旋转的磁化强度；

场产生层(FGL)，所述FGL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的至少一个磁膜，其中，所述FGL的磁化强度能够面内旋转；

第一非磁性自旋导电层，所述第一非磁性自旋导电层被定位于所述基准层和所述FGL之间；

稳定层(STL)，所述STL被定位于所述FGL的与所述基准层相对的一侧上，所述STL包括在膜平面中具有实际上易磁化平面的磁膜，其中，所述STL的磁化强度能够面内旋转；以及

第二非磁性自旋导电层，所述第二非磁性自旋导电层被定位于所述STL和所述FGL之间，

其中，所述STL的饱和磁化强度与所述STL的厚度的乘积小于所述FGL的磁化强度与所述FGL的厚度的乘积的一半，

其中，所述基准层的饱和磁化强度与所述基准层的厚度的乘积小于所述FGL的磁化强度与所述FGL的厚度的乘积的一半，并且

其中，所述STL的厚度与所述STL的饱和磁化强度的比大于约2nm/T。