CN114730574A - 用于辅助nft上的光学透明构建以改善可靠性的hamr介质 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于磁介质驱动器的磁记录介质。在操作期间，吸收涂片可以在磁记录头上发展。吸收涂片导致缩短的驱动器使用寿命。另一方面，与吸收涂片相比，透明涂片对驱动器使用寿命不具有那么有害的影响。通过将介质与可能导致透明涂片发展的掺杂剂掺杂，可以减少或甚至消除吸收涂片的形成，这导致更长的驱动器使用寿命。掺杂剂可以设置在介质的封盖层中或吸收保护层中。在操作期间，掺杂剂将通过介质迁移到介质的顶部表面。掺杂剂将从介质的顶部表面沉积在磁头上并形成透明涂片。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年2月28日提交的美国申请No.16/805403的优先权，该申请全文以引用方式并入本文。
背景技术
技术领域
本公开的实施方案整体涉及用于磁介质驱动器的磁记录介质。
相关领域的描述
计算机的功能和能力的核心是存储数据和将数据写入到数据存储设备诸如磁介质驱动器(例如硬盘驱动器(HDD))。计算机所处理的数据量在迅速增加。需要磁记录介质的更高记录密度来提高计算机的功能和能力。
为了实现磁记录介质的更高记录密度(诸如超过1太比特/英寸2的记录密度)，使写磁道的宽度和间距变窄，并因此使每个写磁道中编码的对应磁记录比特变窄。使写磁道的宽度和间距变窄的一个挑战是降低在记录介质的面向介质的表面处的磁记录写入头的主极的表面积。随着主极变得越来越小，记录场也变得越来越小，从而限制了磁记录写入头的有效性。
热辅助磁记录(HAMR)和微波辅助磁记录(MAMR)是两种改善磁记录介质的记录密度的能量辅助记录技术。在HAMR中，激光源位于写入元件旁边或附近以产生热量，诸如激发近场换能器(NFT)以在磁记录介质的写入位置处产生热量的激光源。NFT温度对装置可靠性具有直接影响。高NFT温度将导致更低的使用寿命/可靠性。另外，HAMR接口将在NFT上聚积材料。这种聚积的材料通常被称为涂片。涂片含有增加NFT温度的吸收材料。
因此，本领域中需要一种改善的磁介质驱动器，其减少或消除NFT上的吸收涂片。
发明内容
本公开涉及用于磁介质驱动器的磁记录介质。在操作期间，吸收涂片可以在磁记录头上发展。吸收涂片导致缩短的驱动器使用寿命。另一方面，与吸收涂片相比，透明涂片对驱动器使用寿命不具有那么有害的影响。通过将介质与可能导致透明涂片发展的掺杂剂掺杂，可以减少或甚至消除吸收涂片的形成，这导致更长的驱动器使用寿命。掺杂剂可以设置在介质的封盖层中或基于碳的保护层中。在操作期间，掺杂剂将通过介质迁移到介质的顶部表面。掺杂剂将从介质的顶部表面沉积在磁头上并形成透明涂片。
在一个实施方案中，磁记录介质包括：衬底；磁记录层，所述磁记录层设置在所述衬底上方；至少一个封盖层，所述至少一个封盖层设置在所述磁记录层上，其中所述至少一个封盖层掺杂有掺杂剂，其中所述掺杂剂包含在介于约800nm和约900nm之间的波长范围内透明的材料；和含碳层，所述含碳层设置在所述至少一个封盖层上方。
在另一个实施方案中，磁记录介质包括：衬底；粘附层，所述粘附层设置在所述衬底上；中间层，所述中间层设置在所述粘附层上；磁记录层，所述磁记录层设置在所述中间层上；至少一个封盖层，所述至少一个封盖层设置在所述磁记录层上；保护层，所述保护层设置在所述至少一个封盖层上方，其中所述保护层掺杂有掺杂剂，其中所述掺杂剂占所述保护层的介于约2％和约10％之间；和润滑剂层，所述润滑剂层设置在所述保护层上。
在另一个实施方案中，磁记录介质包括：衬底；至少一个封盖层，所述至少一个封盖层设置在所述衬底上方；含碳保护层，所述含碳保护层设置在所述至少一个封盖层上；和用于在磁记录头上沉积透明涂片的装置，其中在磁记录头上沉积透明涂片的所述装置设置在所述至少一个封盖层和所述含碳保护层中的一个或多个上。
附图说明
因此，通过参考实施方案，可以获得详细理解本公开的上述特征的方式、本公开的更具体描述、上述简要概述，所述实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施方案并且因此不应视为限制其范围，因为本公开可以允许其他同等有效的实施方案。
图1是包括HAMR磁写入头的磁介质驱动器的某些实施方案的示意图。
图2是面向磁盘的HAMR写入头的横截面侧视图的某些实施方案的示意图。
图3A是示出吸收涂片对装置使用寿命的影响的图。
图3B是示出透明涂片的生长的图。
图4A是根据一个实施方案的磁记录介质的示意图。
图4B是根据另一个实施方案的磁记录介质的示意图。
为了有助于理解，在可能的情况下，使用相同的参考标号来表示附图中共有的相同元件。可以设想的是，在一个实施方案中公开的元件可以有利地用于其他实施方案而无需具体叙述。
具体实施方式
在下文中，参考本公开的实施方案。然而，应当理解的是，本公开不限于具体描述的实施方案。相反，可以设想以下特征部和元件的任何组合(无论是否与不同实施方案相关)以实现和实践本公开。此外，尽管本公开的实施方案可以实现优于其他可能解决方案和/或优于现有技术的优点，但是否通过给定实施方案来实现特定优点不是对本公开的限制。因此，以下方面、特征、实施方案和优点仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。同样地，对“本公开”的引用不应当被解释为本文公开的任何发明主题的概括，并且不应当被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。
本公开涉及用于磁介质驱动器的磁记录介质。在操作期间，吸收涂片可以在磁记录头上发展。吸收涂片导致缩短的驱动器使用寿命。另一方面，与吸收涂片相比，透明涂片对驱动器使用寿命不具有那么有害的影响。通过将介质与可能导致透明涂片发展的掺杂剂掺杂，可以减少或甚至消除吸收涂片的形成，这导致更长的驱动器使用寿命。掺杂剂可以设置在介质的封盖层中或基于碳的保护层中。在操作期间，掺杂剂将通过介质迁移到介质的顶部表面。掺杂剂将从介质的顶部表面沉积在磁头上并形成透明涂片。
图1是包括HAMR磁写入头的磁介质驱动器的某些实施方案的示意图。此类磁介质驱动器可为单个驱动器/设备或包括多个驱动器/设备。为了便于说明，根据一个实施方案示出了单个磁盘驱动器100。磁盘驱动器100包括至少一个能够旋转的磁记录介质112(通常称为磁盘112)，该磁记录介质支撑在主轴114上并且由驱动马达118旋转。每个磁盘112上的磁记录呈数据磁道的任何合适图案的形式，诸如磁盘112上同心数据磁道(未示出)的环形图案。
至少一个滑块113定位在磁盘112附近。每个滑块113支撑头组件121，该头组件包括一个或多个读取头以及一个或多个写入头(诸如HAMR写入头)。当磁盘112旋转时，滑块113在磁盘表面122上方径向地移入和移出，使得头组件121可访问磁盘112的写入期望数据的不同磁道。每个滑块113通过悬架115附接到致动器臂119。悬架115提供轻微的弹簧力，该弹簧力朝向磁盘表面122偏置滑块113。每个致动器臂119附接到致动器127。如图1所示的致动器127可以是音圈马达(VCM)。VCM包括能够在固定磁场内移动的线圈，线圈移动的方向和速度通过由控制单元129供应的马达电流信号来控制。
在磁盘驱动器100的操作期间，磁盘112的旋转在滑块113与磁盘表面122之间产生空气轴承，该空气轴承在滑块113上施加向上的力或升力。因此，在正常操作期间，空气轴承抗衡悬架115的轻微弹簧力，并以小的、基本上恒定的间距支撑滑块113离开并稍微高于磁盘表面122。
磁盘驱动器100的各种部件在操作中由控制单元129所产生的控制信号(诸如访问控制信号和内部时钟信号)来控制。通常，控制单元129包括逻辑控制电路、存储装置和微处理器。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以及线128上的磁头位置和寻道控制信号。线128上的控制信号提供期望的电流分布，以最佳地将滑块113移动和定位到磁盘112上的期望数据磁道。写入信号和读取信号通过记录通道125传送到磁头组件121和从磁头组件121传送。图1的磁介质驱动器的某些实施方案还可包括多个介质或盘、多个致动器和/或多个滑块。
图2是面向磁盘112的HAMR写入头230的横截面侧视图的某些实施方案的示意图。HAMR写入头230可对应于图1中所描述的读取头/记录头组件121的一部分或对应于用于其他磁介质驱动器的记录头。HAMR写入头230包括面向介质的表面(MFS)，诸如空气轴承表面(ABS)或气体轴承表面(GBS)，该表面面向磁盘112。如图2中所示，磁盘112和HAMR写入头230在箭头282所指示的方向上相对移动。
HAMR写入头230包括设置在前罩234和后罩238之间的主极236。主极236可包括MFS处的主极尖端237。主极尖端237可包括或可不包括前斜面和/或后斜面。围绕主极236的线圈260激励主极尖端237以产生用于影响可旋转磁盘112的磁介质的写入磁场。线圈260可为螺旋结构或者一组或多组扁平结构。前罩234和/或后罩238可充当主极236的返回极。
磁盘112被定位成与HAMR写入头230相邻或在其下方。线圈260中的电流所产生的磁场用于控制磁盘112中的位的磁化方向。
HAMR写入头230包括用于在主极尖端237将磁写入场施加到存储介质的位置附近加热磁盘112的结构。波导242定位在主极236与前罩234之间。波导242可包括芯层和围绕芯层的包覆层。波导242传导来自电磁辐射的光源278的光，该光可以是(例如)紫外光、红外光或可见光。光源278可以是(例如)激光二极管或用于将光束导向波导242的其他合适的激光光源。可使用已知的用于将光源278耦合到波导242中的各种技术。例如，光源278可与光纤和外部光学器件联合工作，以用于将光束引导至波导242。另选地，光源278可安装在波导242上，并且光束可直接耦合到波导242中而无需外部光学配置。当介质如箭头282所示相对于HAMR写入头230移动时，一旦光束被耦合到波导242中，光就穿过波导传播并加热介质的一部分。
HAMR写入头230可包括近场换能器(NFT)284，以将热量集中在波导242的焦点附近。NFT 284定位在波导242中或与该波导相邻，该波导在MFS附近或位于MFS处。来自波导242的光被NFT 284吸收并激发表面等离子体，该表面等离子体沿NFT 284的外侧朝向MFS行进，从而加热NFT284的精确区域，该区域继而加热磁盘112的精确区域。用于HAMR写入头的一种可能的NFT 284为棒棒糖设计，其具有盘部分以及在该盘与MFS之间延伸的栓。NFT 284可紧邻主极236设置。NFT 284是相对隔热的，并且在其谐振时吸收激光功率的大部分。
NFT温度对磁盘驱动器可靠性具有直接影响。高NFT温度导致更低的使用寿命和更低的可靠性。相反，更低的NFT温度导致更长的装置使用寿命和更高的可靠性。在操作期间，HAMR接口在NFT上聚积材料。所述材料被称为涂片。所述涂片具有两种组分：吸收材料和非吸收材料。吸收材料增加NFT温度。另一方面，非吸收材料是透明的。非吸收材料含有硅或氧化物，并且不增加NFT的温度。吸收材料与非吸收材料的比率取决于各种参数，诸如磁介质制造、磁介质层。
图3A是示出吸收涂片对装置使用寿命的影响的图。吸收涂片可以使NFT温度增加超过50K并且使包覆层温度增加大于200K。另一方面，非吸收涂片不增加NFT温度或包覆层温度。一个自然的想法是在记录头上简单地不形成任何涂片。然而，实际上，简单地不形成任何涂片不是一个选项。涂片将自然形成，并且实际上可以形成的涂片仅有那么多。换句话讲，涂片将形成，但涂片将不具有不受限的厚度。因此，由于涂片将形成，因此形成非吸收涂片但不形成(或尽可能少地形成)吸收涂片将是有益的。因此，期望在NFT上选择性地形成非吸收涂片或透明涂片。
图3B是示出在头上形成透明涂片的图。如图3B中所示，涂片高度通过间隙来饱和。三条不同的线显示形成非吸收涂片的速度。非吸收涂片形成得越慢，吸收涂片将形成的可能性越高。因此，图3B中最快形成的非吸收涂片将具有最少的吸收涂片形成，并且因此具有最长的使用寿命。图3B中最慢形成的非吸收涂片将具有最多的吸收涂片形成，并且因此具有最短的使用寿命。
涂片由存在于在操作期间沉积在磁记录头上的磁记录介质中的材料形成。因此，在磁记录头上形成非吸收涂片或透明涂片的非吸收材料或透明材料存在于磁记录介质中。磁记录介质中的附加的非吸收材料或透明材料在选择性地形成非吸收涂片或透明涂片方面有益。将非吸收或透明材料选择性地掺杂到磁记录介质中是向磁记录介质提供附加的非吸收材料或透明材料的方式。
图4A是根据一个实施方案的磁记录介质400的示意图。介质400包括衬底402，所述衬底可包含选自由以下组成的组的材料：铝合金、NiP镀铝、玻璃、陶瓷材料以及它们的组合。
粘附层404设置在衬底402上。用于粘附层404的合适材料包括CrTi、CrTa、NiTa、CoCrTaZr、CoFeZrBCr、CoTaZr、CoFeTaZr、CoCrWTaZr、CoCrMoTaZr、CoZrWMo以及它们的组合。
中间层406设置在粘附层404上。用于中间层406的合适材料包括Cr、Mo、Ru、RuAl、MgO、W、CuZr、MoCu、AgPd、CrRu、CrV、CrW、CrMo、CrNd、NiAl、NiTa、CrTiX、CrTaX、NiTaX、CoCrTaZrX、CoFeZrBCrX、CoTaZrX、CoFeTaZrX、CoCrWTaZrX、CoCrMoTaZrX、CoZrWMoX以及它们的组合，其中X可选自包括SiO2和ZrO2的组。
磁记录层408设置在中间层406上。用于磁记录层408的合适材料包括FePt或其它铁磁材料合金。
一个或多个封盖层410A、410B设置在磁记录层408上。在一个实施方案中，存在单个封盖层。图4A示出了两个封盖层410A、410B，但是应理解，可以存在附加的封盖层。无论使用单个封盖层还是使用多个封盖层，用于一个或多个封盖层410A、410B的合适材料包括CoPt、FePt、Co以及它们的组合。
一个或多个封盖层410A、410B包含将是用于非吸收涂片或透明涂片的非吸收材料或透明材料的来源的掺杂剂。用于掺杂剂的合适材料包括硅和氧化物。合适的氧化物可以选自由以下组成的组：氧化硅、二氧化硅、氧化钽、氧化钛以及它们的组合。掺杂剂在介于约800nm和约900nm之间的波长范围内是透明的。掺杂剂以一个或多个封盖层410A、410B的介于约2％和约10％之间的量存在，诸如约5％。当存在单个封盖层时，掺杂剂被掺杂到层中。当封盖层是多层结构时，掺杂剂可以设置在第一封盖层410A或第二封盖层410B中。在一个实施方案中，掺杂剂可以设置在第一封盖层410A和第二封盖层410B两者中。在一个或多个封盖层410A、410B上方形成附加层之前，掺杂剂被掺杂到一个或多个封盖层410A、410B中。
保护层412设置在一个或多个封盖层410A、410B上。用于保护层412的合适材料包括类金刚石碳(DLC)。润滑剂层414设置在保护层412上。可用于润滑剂层414的合适材料包括基于聚合物的材料。
掺杂剂可以被直接掺杂到保护层中，而不是掺杂一个或多个封盖层410A、410B。图4B是根据另一个实施方案的磁记录介质450的示意图。在图4B的实施方案中，在保护层418中具有掺杂剂。上文关于图4A讨论了合适的掺杂剂。一个或多个封盖层416A、416B不是掺杂的，而是仅包含选自由以下组成的组的材料：CoPt、FePt、Co以及它们的组合。
可以设想的是，在一个或多个封盖层和保护层这两者中都可以具有掺杂剂。此外，可以设想的是，掺杂剂可以处于以下位置中的一个或多个中：封盖层(如果存在仅一个封盖层)、保护层、第一封盖层(如果存在多个封盖层)、最顶部封盖层(如果存在多个封盖层)、所有覆盖层(如果存在多个封盖层)、中间层或粘附层中的任一个以及它们的组合。例如，可以设想的是，掺杂剂可以存在于第一封盖层或第二封盖层中的任一者以及保护层中。无论掺杂剂来源于哪一层，掺杂剂都会移动到磁记录介质的顶部，并且最终在操作期间沉积在磁记录头上。
在一个实施方案中，磁记录介质包括：衬底；磁记录层，所述磁记录层设置在所述衬底上方；至少一个封盖层，所述至少一个封盖层设置在所述磁记录层上，其中所述至少一个封盖层掺杂有掺杂剂，其中所述掺杂剂包含在介于约800nm和约900nm之间的波长范围内透明的材料；和含碳层，所述含碳层设置在所述至少一个封盖层上方。至少一个封盖层包含含钴材料。掺杂剂包含含硅材料或氧化物。含硅材料是氧化硅。掺杂剂占至少一个封盖层的介于约2％和约10％之间。至少一个封盖层包括第一封盖层和设置在所述第一封盖层上的第二封盖层，其中所述含碳层设置在所述第二封盖层上。掺杂剂设置在第二封盖层中。在实施方案中，磁介质驱动器包括磁记录介质。
在另一个实施方案中，磁记录介质包括：衬底；粘附层，所述粘附层设置在所述衬底上；中间层，所述中间层设置在所述粘附层上；磁记录层，所述磁记录层设置在所述中间层上；至少一个封盖层，所述至少一个封盖层设置在所述磁记录层上；保护层，所述保护层设置在所述至少一个封盖层上方，其中所述保护层掺杂有掺杂剂，其中所述掺杂剂占所述保护层的介于约2％和约10％之间；和润滑剂层，所述润滑剂层设置在所述保护层上。保护层包含含碳材料。掺杂剂包含氧化物。氧化物以选自由以下组成的组：氧化硅、二氧化硅、氧化钽、氧化钛以及它们的组合。掺杂剂包含在介于约800nm和约900nm之间的波长范围内透明的材料。掺杂剂包含含硅材料。保护层包含类金刚石碳。在实施方案中，磁介质驱动器包括磁记录介质。
在另一个实施方案中，磁记录介质包括：衬底；至少一个封盖层，所述至少一个封盖层设置在所述衬底上方；含碳保护层，所述含碳保护层设置在所述至少一个封盖层上；和用于在磁记录头上沉积透明涂片的装置，其中在磁记录头上沉积透明涂片的所述装置设置在所述至少一个封盖层和所述含碳保护层中的一个或多个上。所述透明涂片包含在介于约800nm和约900nm之间的波长范围内透明的材料。透明涂片包含选自由以下组成的组的氧化物：氧化硅、二氧化硅、氧化钽、氧化钛以及它们的组合。在实施方案中，磁介质驱动器包括磁记录介质。
通过在磁介质中使用掺杂剂，可在磁记录头上形成透明涂片，并且因此增加磁介质驱动器的使用寿命。
虽然前述内容针对本公开的实施方案，但是可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设想本公开的其他和另外的实施方案，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。
Claims (20)
1.一种磁记录介质，所述磁记录介质包括：
衬底；
磁记录层，所述磁记录层设置在所述衬底上方；
至少一个封盖层，所述至少一个封盖层设置在所述磁记录层上，其中所述至少一个封盖层掺杂有掺杂剂，其中所述掺杂剂包含在介于约800nm和约900nm之间的波长范围内透明的材料；和
含碳层，所述含碳层设置在所述至少一个封盖层上方。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中所述至少一个封盖层包含含钴材料。
3.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中所述掺杂剂包含含硅材料或氧化物。
4.根据权利要求3所述的磁记录介质，其中所述含硅材料是氧化硅。
5.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中所述掺杂剂占所述至少一个封盖层的介于约2％和约10％之间。
6.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中所述至少一个封盖层包括第一封盖层和设置在所述第一封盖层上的第二封盖层，其中所述含碳层设置在所述第二封盖层上。
7.根据权利要求6所述的磁记录介质，其中所述掺杂剂设置在所述第二封盖层中。
8.一种磁介质驱动器，所述磁介质驱动器包括根据权利要求1所述的磁记录介质。
9.一种磁记录介质，所述磁记录介质包括：
衬底；
粘附层，所述粘附层设置在所述衬底上；
中间层，所述中间层设置在所述粘附层上；
磁记录层，所述磁记录层设置在所述中间层上；
至少一个封盖层，所述至少一个封盖层设置在所述磁记录层上；
保护层，所述保护层设置在所述至少一个封盖层上方，其中所述保护层掺杂有掺杂剂，其中所述掺杂剂占所述保护层的介于约2％和约10％之间；和
润滑剂层，所述润滑剂层设置在所述保护层上。
10.根据权利要求9所述的磁记录介质，其中所述保护层包含含碳材料。
11.根据权利要求9所述的磁记录介质，其中所述掺杂剂包含氧化物。
12.根据权利要求11所述的磁记录介质，其中所述氧化物选自由以下组成的组：氧化硅、二氧化硅、氧化钽、氧化钛以及它们的组合。
13.根据权利要求9所述的磁记录介质，其中所述掺杂剂包含在介于约800nm和约900nm之间的波长范围内透明的材料。
14.根据权利要求9所述的磁记录介质，其中所述掺杂剂包含含硅材料。
15.根据权利要求9所述的磁记录介质，其中所述保护层包含类金刚石碳。
16.一种磁介质驱动器，所述磁介质驱动器包括根据权利要求9所述的磁记录介质。
17.一种磁记录介质，所述磁记录介质包括：
衬底；
至少一个封盖层，所述至少一个封盖层设置在所述衬底上方；
含碳保护层，所述含碳保护层设置在所述至少一个封盖层上；和
用于在磁记录头上沉积透明涂片的装置，其中在磁记录头上沉积透明涂片的所述装置设置在所述至少一个封盖层和所述含碳保护层中的一者或多者上。
18.根据权利要求17所述的磁记录介质，其中所述透明涂片包含在介于约800nm和约900nm之间的波长范围内透明的材料。
19.根据权利要求17所述的磁记录介质，其中所述透明涂片包含选自由以下组成的组的氧化物：氧化硅、二氧化硅、氧化钽、氧化钛以及它们的组合。
20.一种磁介质驱动器，所述磁介质驱动器包括根据权利要求17所述的磁记录介质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |