CN1210692C - 热辅助磁记录的存储介质 - Google Patents

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Abstract

一种用于热辅助磁记录的存储介质具有用于记录信息的记录层，该记录层具有基本平行的轨迹。记录层包括一系列记录区(51，52)，每个区包括多个于磁性记录信息的轨迹。一个区中的轨迹(53)的间距为p，而一个区延伸的距离超过该区最外圈轨迹的中心线1/2p。相邻的区由宽度大致等于或大于该间距p的磁性非记录区(54)隔开。在写入一个区时不会对其他区产生热交扰。

Description

热辅助磁记录的存储介质
技术领域
本发明涉及到热辅助磁记录的存储介质，它包括一个用于记录信息的具有基本平行的轨迹的记录层。本发明还涉及到在记录介质上记录信息的方法和执行这种方法的装置。
背景技术
近年来，双重磁性和光学记录在更高密度和数据速率的发展上受到阻碍。一般来说，磁记录的超顺磁性最终会限制稳定和低介质噪声的信息记录，而磁性-光学记录的比特量和读出数据速率受到光学分辨率的限制和记录过程中有限的Kerr旋转和有效激光器功率的限制。一般认为普通磁盘记录的限制在几年内能达到大约50-100Gb/in2，因为目前在最先进产品中的表面密度已经接近10Gb/in2，并且仍以每年超过60％的速度在增长。
对于常规纵向记录的有限的表面密度Da是50-100Gb/in2(1Gb/in2＝1Giga比特/每平方英寸＝1.6比特/μm2)，这是Bertram等人根据计算的颗粒状介质的SNR，即，SNRmed估算的，有10年的数据使用期限并能用高饱和写入磁头来记录。未来对密度的改进需要大大缩小颗粒度以维持足够的SNRmed。然而，降低颗粒度会大大降低存储信息的稳定性，除非能大大增加粒子的各向异性场He。具有高Hk的介质有较高的矫顽场Hk，并且难以或甚至不可能用普通写入磁头在这样的介质上记录，甚至是目前最好的铁或高钴磁导的写入磁头也不行。
采用混合记录可以进一步增加表面密度。混合记录是一种热辅助磁记录。混合记录和磁性-光学记录都是用磁场局部改变记录层的磁性，并且用一个射束加热记录层。一般射束的波长是处在或是接近光谱的可见光部分。在混合记录中是在记录层的位置上利用反向磁场沿着记录层的轨迹以磁化过渡的形式记录比特，这其中沿着轨迹的过渡的位置是通过改变磁场来确定的。反之，在采用磁性-光学记录时，磁化过渡的位置是通过改变用来加热记录层的射束功率来确定的。换句话说，在混合记录中是通过降低磁场而在磁性-光学记录中是通过降低温度来固定过渡的位置。在混合记录中，磁化过渡的清晰度是由记录过程中记录层中的磁场梯度所确定的，而在磁性-光学记录中是由记录过程中记录层中的温度梯度来确定的。一般来说，按照混合记录在记录层中由射束造成的热断面比磁场的分布要大，而在磁性-光学记录中比较小。
密度的增大受到记录比特稳定性的限制。为了在颗粒极小的情况下提高记录信息的稳定性，混合记录中的写入是在室温下用很高的矫顽力在介质上按一个提高的温度执行的，采用具有高饱和磁导的写入磁头并且为其增加一个集中的光路径。在写入过程中用激光通过光路径对介质局部加热能将矫顽力暂时降低到有可能用高饱和写入磁头记录的一个值。与采用常规的磁性或磁性-光学记录所获得的情况相比，采用混合记录能够获得比较小的过渡宽度和较高的密度或是较好的信噪比。
混合记录介质例如可以参见H.Katayama，S.Sawamura，Y.Ogimoto，J.Nakajima.K.Kojima和K.Ohta在Proc.of MORIS′99，J.Magn.Soc.Jpn.23，Suppl.S1，233(1999)上发表的文章。这种介质的一个缺点是记录数据的存储寿命比较短，它是由存储温度和记录层上的磁性过渡所决定的。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合记录介质，其记录数据的存储寿命比公知的记录介质要长。
如果永久性存储介质具有以下的特征就能实现本发明的目的，它的记录层包括一系列记录区，每个区包括间距为p的用于磁性记录信息的多个轨迹，并且延伸的距离超过该区最外圈轨迹的中心线1/2p，而且相邻的区由宽度大致等于或大于该间距p的磁性非记录区隔开。本发明是基于这样的见解，即公知存储介质的存储寿命比较短是由于公知存储介质的热断面的空间范围造成的。由于该分布范围覆盖了与被记录轨迹相邻的其它轨迹，相邻轨迹要经受短时间的升温。记录数据的稳定性受到记录过程中及其后的总加热时间的限制。因此，记录一个轨迹会缩短记录在相邻轨迹中的数据的使用期限。对介质上彼此非常靠近的局部反复记录会缩短数据的存储寿命。如果或多或少地随机编排这种记录，最大写入时间也或多或少是不确定的，不能保证特定的最大写入时间。因此最好用一种特殊的数据写入构造避免加热时间超过因一次写入轨迹而不可避免的加热时间。为解决这一问题，按照本发明的存储介质是将记录层划分成被非记录区彼此隔开的区域。如果这些区域经过一次写入，该区域中的轨迹就仅仅在不可避免的加热时间内被加热。由于有了非加热区，相邻区域不会被加热。各区域可按随机方式写入，不会改变记录在相邻区域中的数据。
非记录区的宽度应该至少等于记录层中热断面宽度的一半。对于小辐射分布，相邻区域中最接近轨迹的中心线之间的距离应该等于或大于一个区域内的轨迹间距的二倍。对于较大的热断面，该距离至少应达到间距的三倍。
本发明的第二方面涉及到在存储介质上记录层的轨迹中以磁化过渡的形式记录信息的热辅助磁记录装置，该装置包括在记录层位置上形成辐射场和磁场的记录头，辐射场在记录层中形成的热断面比磁场的分布要大，一个控制单元控制辐射场和磁场，通过改变磁场来确定磁化过渡沿着轨迹的位置。为了与磁场分布相比较，热断面的大小是在热断面中温度高于平均室温和最高温度的面积。同样，磁场分布的大小是其中磁场大于该磁场分布中最大磁场强度值的一半的区域。
混合记录装置例如可以参见H.Katayama，S.Sawamura，Y.Ogimoto，J.Nakajima.K.Kojima和K.Ohta在Proc.of MORIS′99，J.Magn.Soc.Jpn.23，Suppl.S1，233(1999)上发表的文章。
按照第二方面所提供的混合记录装置与公知装置相比能够在存储介质上获得较高的表面密度。
实现这一目的的装置的特征在于辐射场是与磁场同步脉动的。按照公知的热辅助记录方法，记录层中磁化过渡的位置是通过降低脉动磁场来确定的。由于辐射场的特性对于磁化过渡的位置和清晰度并不重要，辐射场被保持在固定功率，而记录层中的热断面是由记录头在记录介质上的移动速度所确定的。该方案是基于这样的见解，在混合记录过程中，加强对记录层的冷却能够明显改善过渡的位置和清晰度。这是通过将连续辐射场改成脉动辐射场来实现的。
射束的脉冲时间应该短于5/f0，f0是记录层的反向实验频率(reversalattempt frequency)。脉冲时间最好是短于1/f0。
在沿着轨迹具有长度为B的记录标记的记录装置中，射束的脉冲时间应该小于0.7B/v，致动器相对于记录头按照速度v移动存储介质。
在装置的最佳实施例中，辐射场是延长的，在轨迹方向上具有最大尺寸。可以用这样的记录头产生最佳的辐射场形状，该记录头包括形成辐射场的平面光学波导，波导的延长出口窗面对记录层的位置，出口窗的最大尺寸是沿轨迹方向取向的。
在装置的最佳实施例中，记录头包括一个磁读出头。
本发明的第二方面还涉及到在存储介质的记录层的轨迹中以磁化过渡的方式热辅助磁记录信息的一种方法，在记录层上施加一个辐射场和一个磁场，辐射场形成的热断面比磁场的分布要大，而磁化过渡沿着轨迹的位置是通过改变磁场来确定的，其中的辐射场与磁场同步脉动。
本发明的第三方面涉及到在存储介质的记录层的轨迹中以标记的方式热辅助磁记录信息的一种装置，该装置包括在记录层位置上形成辐射场和磁场的记录头，磁读出头，以及致动器用来相对于记录头移动记录介质，让记录头跟随轨迹，辐射场在记录层位置上形成的热断面至少与磁场的分布局部重叠，并且磁场分布的尾部斜面滞后在热断面尾部斜面的后面或是与其吻合。热断面上用来确定与磁场分布重叠的那一区域是在热断面中温度高于平均室温并且温度最高的区域。同样，磁场分布的区域是其中磁场是在磁场分布中大于最大强度值一半的区域。如果两个区域有重叠，就是上述意义上的重叠。
混合记录装置例如可以参见H.Katayama，S.Sawamura，Y.Ogimoto，J.Nakajima.K.Kojima和K.Ohta在Proc.of MORIS′99，J.Magn.Soc.Jpn.23，Suppl.S1，233(1999)上发表的文章。这种装置的缺点是用它记录的存储介质的存储寿命比在室温下记录比特的稳定性所获得的寿命要短。
按照本发明第三方面的装置能够记录存储介质，记录的数据具有较长的存储寿命。
实现此目的的装置的特征在于辐射分布是延长的，在轨迹方向上具有最大尺寸。该方案是基于这样的见解，即用公知装置写入的信息的存储寿命比较短是因为采用的光点比轨迹宽度要宽而造成的。这就意味着会发生侧面‘热’擦除，因而在当前记录过程中会缩短记录在相邻轨迹中的数据的存储寿命。建议用一个平面光学波导产生一个大致呈矩形的(脉动)辐射光点，辐射光点的最小尺寸是在轨迹宽度方向上，而最大尺寸是在轨迹方向上。激光点的宽度大约等于或小于轨迹间距，并且介质具有最佳的热性能，以免在写入过程中被相邻轨迹中的热衰变所擦除。在激光或磁场的尾部一侧产生一个延长磁场(没有热衰变；没有直接过渡)，在激光点尾部边沿之前产生一个尖锐的尾部边沿(小热衰变；直接过渡)。
按照该装置的最佳实施例，记录头包括一个用来形成辐射场的平面光学波导，波导具有一个面对记录层位置的延长的出口窗，出口窗的最大尺寸沿轨迹方向取向。在这种记录头的一个具体实施例中，出口窗包括尾部侧和前沿侧，尾部侧比前沿侧更靠近存储介质入口平面的位置。出口窗最大尺寸长度与其最小尺寸长度的比大于2。
记录头所包括的磁读出头具有等于或小于出口窗最小尺寸的宽度。在一个具体实施例中，记录头包括一个磁写入头，它具有等于或小于出口窗最小尺寸的宽度。
在一个优选实施例中，该装置包括用于控制辐射场和磁场的控制单元，它适合与磁场同步地产生脉动的辐射场。
适用于本发明第三方面的装置的一种记录介质包括一个基片和布置在基片上的磁记录层，基片具有大热容量和小耐热性，可作用做磁记录层的散热器，磁记录层具有小热容量，并且在散热器方向上的耐热性比磁记录层平面上要低。
本发明的第四方面涉及到一种用于热辅助磁记录的存储介质，它包括一个记录层，在一个时间段tw将记录层加热到温度Tw，以磁化过渡的形式写入信息，记录层具有各向异性场Hk，饱和磁化Ms，剩磁Mr，和反向实验频率f0。本发明还涉及到包括上述存储介质和在介质上记录信息的装置的一种信息存储系统。
混合记录介质例如可以参见H.Katayama，S.Sawamura，Y.Ogimoto，J.Nakajima.K.Kojima和K.Ohta在Proc.of MORIS′99，J.Magn.Soc.Jpn.23，Suppl.S1，233(1999)上发表的文章。
第四方面所提供的混合记录介质比公知的记录介质具有较高的表面密度。
能实现此目的的记录介质的各向异性场和饱和磁化具有符合以下公式的温度关系
               Hk(Ts)Ms(Ts)＝CHk(Tw)Ms(Tw)
其中Ts是记录介质的存储温度，它小于写入温度Tw，而C是大于或等于4的常数。表面密度比常规磁记录超过一个系数sqrt(C)＝2以上。
这种记录介质所具有的特征是，各向异性场和饱和磁化的温度关系符合以下公式
H k ( T s ) M s ( T s ) ≥ ( T s ln ( t s f 0 ) T s ln ( t w f 0 ) ) H k ( T w ) M s ( T w )
其中Ts是存储介质的存储温度，而ts是等于3×107s的衰变时间。参数tw是写入时间也就是写入的比特被加热到接近Tw的时间。这一关系给出了为实现相当于ts的存储寿命所需的介质参数，这需要降低记录层中受热激活的磁化过渡。由于不等式符号后面的第一个系数与混合记录的表面密度超过常规磁记录的增益成正比，不等式还给出了在混合记录中能获得的表面密度，它是写入和存储参数以及稳定性参数f0的函数。如果在不等式中用＞符号来选择介质的参数，由介质上获得的读出信号就能比采用＝符号时更高。
如果Hk(T)Ms(T)在记录层的温度T从Tw下降到Ts时单调增大，就能改善记录磁化过渡的稳定性。
对于用来读出记录信息的读出温度Tr≥Ts的热辅助记录系统，存储介质所具有的参数Hk(Tr)和MS(Tr)，最好能符合以下公式
H k ( T r ) H k ( T w ) ≥ M s ( T r ) M s ( T w ) ≥ ( T r ln ( t r f 0 ) T w ln ( t w f 0 ) ) 1 / 2
其中tr是记录层在读出过程中保持在温度Tr上的时间。为安全起见可以将这一时间选择为等于ts。注意到当Tr＝Ts时，tr＝ts。在一个具体实施例中，读出温度Tr大于Ts，而在Ts上的Ms≈0。当温度T从Tw下降到Tr时，存储介质具有单调增大的Hk(T)和Ms(T)值，而当温度T从Tr下降到Ts时，Hk(T)单调增大，而Ms(T)单调减小。
最佳实施例的存储介质在Tw和Ts之间的各个温度上符合以下公式
H k ( T ) M s ( T ) ≥ 1 或 H c ( T ) M r ( T ) ≥ 0.5
而Mr是记录层的剩磁。
存储介质在Tw和Ts之间的各个温度上应该符合以下公式
1.4 ≤ H k ( T ) M s ( T ) ≤ 2 或 0.7 ≤ H C ( T ) M r ( T ) ≤ 1
适合于在温度Tr基本上等于Ts时读出的存储介质的最佳特征在于，当温度T从Tw下降到Ts时，Hk(T)和Ms(T)是单调增大的。
最好是Hc(Tw)＞240kA/m，并且/或是Hc(Ts)＞480kA/m。
存储温度Ts最好是基本上等于300K。
写入温度Tw最好是符合Ts+100K＜Tw＜800K。以Ts+100K＜Tw＜570K为最佳。
存储介质的写入时间tw的最佳值符合10ns＜tw＜10μs。
记录层的反向实验频率f0最好是大致等于109/s。
信息存储系统包括一个具有记录层的存储介质，记录层具有各向异性场Hk，饱和磁化Ms，和反向实验频率f0，还有一个热辅助磁记录装置，它通过加热记录层在记录层中以磁化过渡的形式记录信息，该装置包括一个记录头，在要记录的记录层的位置上形成一个辐射场和一个磁场，还有一个控制辐射场和磁场的控制单元，控制单元用来控制射束，在时间tw期间将记录层加热到温度Tw，并且各向异性场Hk和饱和磁化Ms的温度关系符合以下公式
H k ( T s ) M s ( T s ) ≥ ( T s ln ( t s f 0 ) T w n ( t w f 0 ) ) H k ( T w ) M s ( T w )
其中的Ts是存储介质的存储温度，而ts是等于3×107s的衰变时间。
以下要参照附图更充分地解释本发明的优点。
附图说明
图1表示相对于常规磁记录的混合记录的表面密度和介质SNR，假设仅有过渡噪声或仅有随机微粒(Poisson)噪声。本文中各处的SNR都是指信号比而不是功率比。
图2表示一种盘形记录介质和有关盘构造的术语(本图不符合比例)。
图3表示具有区域限定的盘形记录介质。
图4表示记录在存储介质上的一个表，并具有存储介质上的非记录区的入口指针。
图5表示存储介质上围绕一个非记录区的轨迹。
图6表示表面密度Da比对总加热时间tw和反向实验频率f0的曲线图。
图7表示信噪比对总加热时间tw和反向实验频率f0的曲线图。
图8表示信噪比和表面密度比对加热时间tw equiv的曲线图。
图9表示一种热辅助记录装置。
图10表示磁场反向和辐射场脉冲的定时图。
图11表示一种混合存储介质的简单混合记录叠层。
图12表示具有较好的温度均匀性的中间层的混合记录叠层。
图13表示具有低Hc(Tw)型介质的混合记录头。
图14表示用于热辅助记录的双层MO型介质的Mr(实线)和Hc(虚线)的温度关系vi。方块(■；□)：记忆层；菱形(◆；◇)：读出层。
图15表示用于热辅助记录的单层MO型介质的Mr(●)和Hc(□)的温度关系。
具体实施方式
介质参数
这一节是有关用混合记录可能带来的密度或SNR改善问题，主要集中在为实际实现这些显著的改善所需要的介质特性。其次注重的问题是如何获得超越常规磁记录的巨大改进，以及需要什么样的(额外)介质特性才能实际实现这些显著的改进。
为了写入数据的稳定性，在室温下的高矫顽力和大颗粒度是足够的。对小过渡长度还需要高矫顽力场Hc。对于可写入性，如果用具有高饱和电感Bs的材料例如是Fe88Ta12N，Fe97Si3N(Bs＝1.45和1.9T)或其它富Fe合金制成的磁头写入，在写入温度Tw下需要低于360kA/m(4500Oe)的写入矫顽力。利用稍微增大磁头-场梯度的优点，大约240kA/m(3000Oe)的矫顽力为选择写入头材料(常用成分：Ni80Fe20，Co8Nb9Zr3，Fe84.9Al5.6Si9.5，在Fe或Co成分增加时具有Bs～1T和较高的Bs，例如，Ni45Fe55具有Bs～1.6T)提供了更多的自由度，或是能够缩小写入间隙。这些矫顽力通常对应着一种各向异性场Hk，在颗粒状(多晶体)介质中颗粒随机排列的情况下是Hc值的大约二倍，也就是480到720kA/m(6000到9000Oe)之间i。对于未来的SNR模型选择的矫顽力是Hk＝480kA/m。
为了避免在按照最高线性密度饱和记录时去磁和缩短衰变时间并避免过渡变宽，饱和磁化Ms或剩磁Mr所采用的值一般不该大于介质的1.2Hc(0.6Hk，Hk是各向异性场)。因过渡变宽造成的短波长输出降低抵消了增大的Mr原本会产生的较大输出。对于相对于比特长度比较薄的介质，Mr的值应该比较高。混合记录引入了一个新条件，即写入温度和室温之间在任何地方都必须有足够低的Ms/Hc≈Mr/Hc∝Hdem/Hc比例。大的比值将恶化过渡，因为比较大的去磁场会降低去磁场方向上磁化跃变的能量壁垒。这样就会按照Arrhenius-Neel法则发生直接去磁化或快速受热激活过渡。它对短波长输出和介质的过渡噪声都有负面影响。同样按照Arrhenius-Neel法则，它在室温下对剩余信息的存储寿命具有明显的影响。
常规介质的Mr/Hc的温度关系在(和低于)写入温度下不能充分满足Mr/Hc比例足够低的基本要求，只有在室温下才能达到这一比例。
混合记录介质有一个优于常规磁记录的最大的优点，假设具有任意Hk(T)和Ms(T)组合的介质都是可能的。大量优点来自于上述的记录考虑和Arrhenius-Neel衰变：
H k ( T s ) H k ( T w ) ≈ M s ( T s ) M s ( T w ) ≥ ( SNR medjj SNR medC ) β = ( D ajj D aC ) 3 / 4 - - - ( 0.1 )
= ( V C V H ) 1 / 2 = ( T s ln ( t s f 0 / ln ( 2 M r / ( M + M r ) ) ) T w ln ( t w f 0 / ln ( 2 M r / ( M + M r ) ) ) ) 1 / 2
其中随机-微粒(Poisson)噪声的β＝1，而过渡噪声是2/3，tw和ts是在从t＝0处的磁化Mr到t＝tw或ts处的M以秒为单位的衰变时间，而f0是反向实验频率。衰变时间tw和ts必须选择在分别等于介质上任意一点在温度Tw下所经历的最大总加热时间和介质在温度Ts下需要的存储时间。下标H和C分别代表混合和常规记录。
(0.1)中的最后一项比值决定对SNR和Da(第三和第四比值)以及最小混合-记录介质要求(第一和第二比值)可能的改进。研究最后一项比值可以发现ts几乎比tw大15倍，也就是说最大密度或SNR改进主要是由ts和tw决定的，而由Ts/tw决定的程度比较小。f0和M/Mr的实际变化是次要的。为了使表达式符合实际要加上常规记录中的最小颗粒体积Vc和混合记录中的最小颗粒体积VH之间的第五比值。由于最后一个表达式中的对数函数，这一体积比例与衰变-时间比例ts/tw相比是很小的。混合记录中的颗粒体积缩小可以改善介质的SNR或是增大表面密度。
按照(0.1)中的＝符号，Ms和Hk的比例表示混合记录的最佳介质的最低条件：这种“最低条件”混合记录介质在冷却过程中必须具有恒定的Hk(T)/Ms(T)比例。因此，混合记录的最佳介质是一种在存储(例如是环境)温度Ts下具有各向异性场Hk和饱和磁化Ms的介质，这大致相当于Hk和Ms在记录温度Tw(例如是200℃)下的改善倍数。在写入和存储(即读出)温度之间，Hk(T)/Ms(T)＞≈Hk(Tw)/Ms(Tw)是一种最佳选择。还应该选择Hk(T)和Ms(T)以便在写入和存储(即读出)温度之间逐渐(单调)增大，并且选择Hk(T)×Ms(T)以便在写入和存储温度之间逐渐(单调)增大。
在表达式(0.1)中用＞符号表示在存储温度上比上述‘最佳’介质所要求的更高的Ms，与在存储温度下大致成比例的一个较高的Hk相组合，不会提供较高的密度或较低的介质噪声。它只是提供更多输出，降低介质噪声以外的噪声源的影响。因此，在磁头输出不足以将这些噪声信号例如是电子噪声抑制在远远低于介质噪声等级的情况下，最好采用在存储(也就是读出)温度上比上述‘最佳’介质所要求的更高的Ms，与在存储(也就是读出)温度下大致成比例的一个较高的Hk相组合。
如果在温度Ts下执行读出，就允许Ms(Ts)很小甚至等于零，只要K(Ts)～Ms(Ts)Hk(Ts)～Ms(Ts)Hc(Ts)相对于K(Tw)有足够多的增大以保证长时间存储。这样就可能要选择在接近Ts时具有补偿温度并且有足够的Ms(Tr)可供磁性读出的MO型介质。
在比温度Ts高的Tr下读出并且采用具有接近Ts的补偿温度的MO型介质的情况下，在写入(及读出温度和读出之间)和存储温度之间仍然要选择Hk(T)/Ms(T)＞或≈Hk(Tw)/Ms(Tw)。这样就能确保在冷却过程中过渡不会变劣。在写入和存储温度之间的每一种温度上必须满足K(T)～Hk(T)×Ms(T)。这就意味着K在存储温度下必须很大，因为存储时间很长(希望去磁场在Ts下接近于零)。K在读出温度下仍然要很大，因为必须允许多次读出。在读出和存储温度之间，K必须保持足够大才能长时间耐受热衰变。这就意味着在从读出冷却到存储温度时Ms的强度降低必须伴随着Hk的强度增大。
已知介质的Mr/Hc的温度关系不能满足Mr/Hc比例在写入温度(及其以下)足够低的要求，该比例仅仅在室温下是最佳的。
M值的实际选择在表达式(0.1)的结果中是次要的，可以将表达式改写成如下
H k ( T s ) M s ( T s ) ≥ ( T s ln ( t s f 0 ) T w ln ( t w f 0 ) ) H k ( T w ) M s ( T w )
混合与常规磁记录相比的优越性是用以下的参数值计算出来的：M/Mr＝0.8，f0＝109s-1，Tw＝450K，Ts＝300K，而ts＝10yr，并且结果如图1所示是tw的函数。写入时间tw是在记录层中移动热分布的保持时间，它是因按照写入速度在记录层上面移动恒定强度的辐射场而形成的。
介质上任意一点被加热的总时间的实际值是tw＝490ns。这一值对应着100ns的实际光点中心线加热时间(纵向光点直径1μm而速度是10m/s)并且它一次加热6个轨迹(横向光点直径1μm，而轨迹间距p是0.16μm)。0.16μm轨迹间距对应着在p/B＝4.27(采用W/g＝4，g/B＝0.8并且W/p＝0.75，其中W＝轨迹宽度，g＝间隙长度，而B＝优化比特长度，即过渡之间的最短距离，假设是采用简单非归零NRZI代码)的情况下表面密度Da＝100Gb/in2。表面密度的增加倍数达2.2，或是说，对于5.3dB(1.8x)的Poisson噪声的介质SNR和8dB(2.5x)的过渡噪声，tw＝490ns在理论上是可行的。
反复记录介质上彼此非常接近的一部分会进一步增大最高热量。如果这种记录或多或少是随意编排的，最大写入时间就难以确定，并且不能保证具体的最大写入时间。因而要用一种特定数据写入结构来避免加热超过上述不可避免的加热时间(在上述例子中是490ns)。这是下一章节的任务。
表达式(0.1)随后表示了用于混合记录的一种最佳单层介质，可用来实现上述可能的改进和上述的选择及条件，它的Hk(∝Hc)应该在存储温度Ts和写入温度Tw之间有一个1.8倍的降低，伴随着 M s ( ≅ M r ) 同等程度的降低。
存储介质的一个最佳实施例符合
H k ( T ) M s ( T ) ≥ 1 或 H c ( T ) M r ( T ) ≥ 0.5
在Tw和Ts之间的各个温度上。同样
1.4 ≤ H k ( T ) M s ( T ) ≤ 2 或 0.7 ≤ H C ( T ) M r ( T ) ≤ 1
在Tw和Ts之间的各个温度上。如果记录层在读出过程中温度不增加而是维持在存储温度，在温度T从Tw下降到Ts时，Hk(T)和Ms(T)就应该单调增加。如果读出温度Tr高于Ts，Ms在Ts下就应该大致等于零。
Hk(T)和Ms(T)在温度T从Tw下降到Tr时最好是单调增加，而当温度T从Tr下降到Ts时，Hk(T)是单调增加，而Ms(T)则单调下降。应该满足Hc(Ts)＞480kA/m且Hc(Tw)＞240kA/m；最好是Hc(Tw)＞240kA/m。
存储温度Ts应该基本上等于室温即300K。写入温度Tw应该符合Ts+100K＜Tw＜800K。写入时间tw应该符合10ns＜tw＜10μs。
写入体系结构
为了避免加热超过上述不可避免的加热时间(在上述例子中是490ns)需要采用一种特殊数据写入体系结构。这种体系结构的主要特征是记录区相互分离，即用一个磁性非记录区包围记录层上准许执行磁记录的记录区。非记录区是一个禁止磁记录的区域。这样的区内不包括任何按混合记录记录的信息。一个区域的记录不会削弱在相邻记录区内记录的数据的存储寿命。非记录区的宽度最好是至少等于热分布宽度的大约一半，热分布宽度基本上等于辐射分布在记录层上的宽度。每个记录区作为一个整体被重写，以此来避免一个区域内的个别轨迹因在相邻轨迹上记录而意外受热。
分开各区的非记录区可以包含诸如有关区号等信息，并且划分‘扇区’(轮辐)的非记录区包含诸如有关该区或是扇区内的扇区号和/或轨迹号等信息。由于稳定性问题，在这些非记录区内的信息最好不是磁性的，除非这些非记录区内的磁性材料比记录区具有高得多的矫顽力或是大得多的粒子。一种明智的选择是可以借助于光学系统用光学检测一种低信息密度的结构，这在热辅助记录系统中是可行的。
图2的示意图表示按照本发明的一种盘形记录介质1，其中的记录层被划分成记录区2，本实施例中所示的每个记录区构成介质上的一个环形区域的一部分。这样的记录区也被称作扇区。信息在各个记录区中2被记录在一或多个轨迹中。一个轨迹是记录头跟踪路径中的一段。在图2所示的存储介质中，轨迹可以是圆形或螺旋形，或者在诸如卡等矩形存储介质中是直线。考虑到交扰问题，本发明中的轨迹是基本平行的。轨迹上设有图中没有表示的常规伺服结构，用于引导记录头，例如是沟槽或是浮雕的坑。每个记录区2包括多个轨迹。记录区被非记录区3彼此分开。本实施例中如图2所示的非记录区是将扇区径向分开的环形沟槽4，以及将扇区在纵向或是轨迹方向上分开的径向沟槽5。处在不同半径上的扇区之间的径向沟槽被对准形成一个如图中所示的轮辐图形。图3表示存储介质上的一系列区域6。
轨迹的伺服结构在非记录区中是连续的。在记录层的控制区中记录的一个表中的项目可以表示非记录区和/或记录区的位置。图4给出了这种表的一个例子。表中的每个项目包含地址，用轨迹号和/或扇区号标出了一个区的开头和结尾。各区的位置也可能已按标准被限定，并且用于扫描存储介质的装置包括其中存储有位置信息的存储器。在记录过程中，该装置在轨迹中写入信息，直至遇到在表中被标明是一个非记录区开头的地址。该装置会中断记录过程，直至到达表中被标明是该非记录区结尾的地址，从此处开始继续记录信息。
在记录介质的另一实施例中，非记录区没有伺服结构，避免记录头在正常读出或写入操作中扫描到该区域。图5表示记录区51的一部分和一个相邻的记录区52。该记录区内的轨迹53a-d的轨迹间距是p，也就是相邻轨迹的中心线之间的横向距离。记录区从该区最外圈轨迹53b的中心线起延伸的距离是1/2p。区域51和52之间的非记录区54的宽度q所具有的宽度至少是p，使各区域最外圈轨迹的中心线之间的距离至少等于2p。为了进一步减少记录区之间的交叉擦除，宽度q应该等于或大于3p。区域54的主要部分没有设置伺服结构，与连接两个相邻记录区的一个轨迹55分开。
有关最佳体系结构的考虑
按照本发明一个实施例的存储介质具有以下参数值：
轨迹间距p，          0.16μm
轨迹宽度W，          0.12μm
比特长度B，          0.037μm
这样获得的表面密度是100Gb/in2。除非另有说明，在以下的例子中都采用上述的值。
在100Gb/in2的例子中混合记录介质是这样设计的，可以接受加热相邻轨迹所需的6倍。这就是说被非记录区包围的记录区实际上必须要作为一个整体写入。当在一个区域内许可随机写入时，保持暴露出特定轨迹的轨迹数量可能是一种解决方案，但是看起来比较复杂。因此，整个区域必须被重写，即使只有一部分轨迹需要更换。另外，重写也需要时间。如果该区域不仅沿着切线方向(即圆形或椭圆形)而且沿着径向(径向或轮辐)被分开，仅有存储介质一转上相对于记录头的那一部分能够被读出或写入，并且在光点到达同一区域内的接连的时间之间会出现明显的滞后时间。这可能会使有效数据速率相对于读出和写入速率降低10％以上。可以按两种不同用途来确定该区域的有效尺寸：
PC(个人计算机)类用途，存储的信息单位比较小(例如是文字文件等等)，远远小于1MB(兆字节)，
存储声音和视频信息的AV(音频-视频)用途。在这种情况下，各单位的尺寸可能大得多，一般是＞10MB。
为此而需要限定360°角度范围内一个轨迹(圆形或螺旋形)的比特数。一张盘的可记录区通常是在半径24到57mm之间的范围延伸。外圈轨迹的数据量可达到内圈轨迹的二倍。轨迹数量(不算非记录区)大约有210000个(轨迹间距＝0.16μm)。最内圈轨迹的容量大约是0.5MB，而最外圈轨迹是1.2MB。这就是说一个轨迹的容量对于PC用途过高，而两个以上轨迹的组合很容易超过一个“扇区”的容量，远远大于当今PC用途中常见的单位。
因此，用于PC用途的存储介质中的一个区不应该有过多轨迹。由此就能看出在两个半径之间包括有限数量(Np)的区域图形。为了进一步降低一个区域的容量而又不至于造成盘上区域的使用效率太低，可以将一个区划分成Nz个扇区，各自沿着正切方向占据360°/Nz的角度。这类似于现有的光盘或磁盘设备上采用的结构。例如所谓的“蓝DVR格式”具有155个区和划分轨迹的8个轮辐。若要存储较大的单位，可以忽略轮辐并且读出或写入一整条轨迹的整个360°。这相应于AV应用。为了降低供这种读出/写入方案的缓冲存储器所需的容量，并且为了在因发现扇区有缺陷情形下减少损失，试图限制一个区的容量。区和轮辐的数量应该在盘区使用效率，PC用途的扇区容量，以及各区在AV应用中的容量之间达到一种平衡。
典型的实例可能是：采用2000个区和64个轮辐。一个区大概有17μm宽(～106个轨迹)。在内径处(24mm)，这大约相当于53MB的容量。若采用64个轮辐，每个扇区会超过0.84MB。在外径处(57mm)，一个区的容量是129MB。一个扇区的容量是2MB。如果按半径成比例增加轮辐的数量(即从64到155)，这一数量就能降低到内径处的值。因为记录区，盘面会有3-4％的数据存储损失。
每个区的存储容量在本例中是比较大的。按照典型的10Mb/s用户比特率，53MB(总共424Mb，或大约212M用户比特)视频的(内)区的播放时间已经有21秒。频道编码和ECC(纠错码)的附加开销取为因子2。对于AV存储，21秒是很长的。可以将其选择在10秒以下(同样适用于外圈半径)。每个区的容量应该低于10到20MB。这相当于～5000个区和32个轮辐。然而，存储效率会因为在盘上有大约5000/2000＝2.5倍以上的非存储区而下降，导致盘面有几乎10％的损失。
将存储介质划分成记录区在记录时对数据速率有影响，一个实施例是划分成2000个区(AV应用：106个360°轨迹)，用64个轮辐划分该实施例中的区(PC应用：106个5.6°轨迹)。这种应用意味着在AV存储中要重写一整个区，或是在PC存储时重写一个64倍的小扇区。如果假设v＝10m/s，最大比特率等于10[m/s]/0.037 10-6[m/bit]＝270[Mb/s]。这在24mm内径处对应着68Hz的旋转频率和每圈时间约15ms。如果一整个区内的所有数据都需要更换，有效数据速率就会是270Mb/s。如果仅有一个扇区必须要重写，有效数据速率就会按等于轮辐数的一个因数下降，对于上述例子也就是270[Mb/s]/64＝4.2Mb/s-有效。总共需要1.6s时间更换所有106个轨迹(0.84MB)。对于外围轨迹，更换一个扇区的有效数据速率比较低，大约是1.7Mb/s。在5000个区和32个轮辐的情况下，有效数据速率大致能够提高一个因数2。
存储介质上被本发明所覆盖的自然缺陷需要保留一定量记录空间供纠错单元(ECC块)使用。在光学记录中，这一框的长度通常被选择在等于内圈半径处的一整个360°轨迹，因为这一块中的比特数量必须是恒定的，在外圈半径处大约是180°。这样大长度的ECC块致使信息会分散在大部分盘面上，并且减少了出现致命差错的机会。这种纠错策略不能完全适合仅仅更换一个扇区的‘PC策略’(有冲突)。对于PC应用仍然(按照270Mb/s的数据速率仍然是有效的)读出并缓冲整个区对于纠错是有利的。这样不会增加更换一个扇区所需的总时间，因为滞后时间被部分或整体上缩短了。象AV模式那样的增加的缓冲器容量现在是必须的。
扫描盘形记录介质有两种公知的速度模式：
恒定线速度(CLV)一般应用于音频-视频，例如是光盘驱动器，恒定角速度(CAV)，一般应用于数据，例如是硬盘驱动器。
按CLV模式旋转，在转到内圈半径时要耗费时间和能量。从这一点看，CAV模式最好。然而，加热时间几乎与线速度成反比例地增加，而在CAV模式下则与半径成反比例，也就是在内圈半径处几乎比外圈半径处大2倍。因加热时的热扰动引起的比特反转次数增加在内圈半径处同样达到大约2倍。只要给定所需的低原始误码率，这不是一个严重问题。例如是1 10-6和2 10-6的原始误码率之间的差别对于纠错后的误码率和所有类型的公差来看是次要的。如果误码率的这种增大是公差所不允许的，仅有粒子或是在连续介质的情况下的激励量的极小量的增加才能够恢复必要的稳定性，从而是所需要的原始误码率。这是因为所需的粒子(或激励)量是与反向时间和很小的反向实验周期1/f0的比值成正比的。
混合记录的进一步发展
可以看出，对于上述混合记录系统，要想将表面密度增加2.9倍或是将Poisson噪声改善7dB(2.2x)SNRmed并将过渡噪声改善11dB(3.4x)(在Tw接近Ts并在Ts和Tw之间将Mr和Hc降低至少2.9倍时所获得的)从理论上是不可能的。当表面密度在100Gb/in2以下时，最大改善能稍微增大，而在高密度时会稍有降低。用0.3μm光点大小的辐射分布代替1μm能使Poisson噪声的SNRmed从5.3dB增加到6.7dB。
对于f0x tw equiv的值比上述系统明显要小的一种特殊的混合记录系统，超越常规磁记录(和‘常规’混合记录)的一种意外的改善是可能的。这些值可以通过脉动的辐射场来实现。
在允许有Arrhenius-Neel衰变时能够在数值上获得常规磁记录和特殊混合记录之间的一种很好的比较。如果采用的写入温度Tw接近存储温度Ts(实际上不行并且危险)，就能获得绝对的最大改善。然而，在所有计算中都将写入温度保持在Tw＝1.5TS。
在图6和7采用相对大的f0x tw equuiv值针对混合记录的计算中采用了以下的参数值。
(*对于连续热点的输入*)
Ts＝300K；(*存储温度*)
Tw＝450K；(*有效光点温度*)
ts＝10*365*24*60*60s；(*所需的存储时间*)
Dspot＝110-6m；(*有效横向热点直径*)
V＝10m/s；(*介质速度*)
p＝0.16 10-6m；(*间距；0.16μm是100Gb/in2状态*)
Novw＝0；(*刷新前的重写次数；0＝没有重写，即每次刷新*)
fs＝109s-1；(*反向实验频率，既改变实验时间是1ns*)
M＝240 103；(*在t＝ts和t＝tw时所需的剩磁*)
Mr＝300 103；(*在t＝0时的最大剩磁*)
tww＝Dspot/v；(*光点中心线加热时间*)
tw＝(Novw+1)*(Pi/4)*Dspot*tww(*总加热时间。与Dspot2成正比。对于具有最小侧面热擦除的一种混合记录系统的实施例，在(0.1)中为tw定义的总等效加热时间tw equiv被取代了，并且可以改变*)
(*用于脉冲热点的附加输入*)
tpp＝50*10-9s；(*用脉冲代替连续加热的有效单发加热时间。至少选择在等于最小反转时间。大于0.7倍的比特时间B/v就不能用了。典型的加热时间是50ns激光脉冲+ca.20ns’保持时间’。*)
Wog＝4；(*读出轨迹宽度比间隙长度W/g*)
betal＝0.8；(*g/B；B＝比特长度*)
beta2＝0.75；(*W/p；p＝间距*)
在图6和7中表示了将tw＞＞1/f0的混合记录和常规磁记录相比较的计算结果。图6中的垂直轴给出了混合记录和常规磁记录的表面密度比例，而水平轴是加热时间tw的对数和反向实验频率f0的对数。图7中的垂直轴给出了用于混合和常规磁记录的介质的SNR以dB为单位的比例，而水平轴给出了和图6相同的参数。
采用极短的加热脉冲的混合记录要求记录层的加热时间tw处在1/f0的量级以下，也就是tw equuiv→1/f0。按照表达式(0.1)，如果加热脉冲很短，存储介质具有很薄的记录层，在记录层下面布置有良好的散热器，并且记录层的Ms(Tw)/Ms(Ts)具有比较大的值，表面密度或SNR相对于常规混合记录会进一步增大。以下将Ms(Tw)/Ms(Ts)比例称作MsRatio。
如果在计算中将脉冲时间tpp的值选择为很低，就计算介质中的各个颗粒在脉冲加热时接受的加热脉冲数量，并且考虑所得的总加热时间(假设是最坏情况)。对于长加热脉冲(例如是由于缓慢加热和冷却)，当比特之间的时间小于加热脉冲时间时，事实上就达到了连续加热状态，这时就要自动加以考虑。
应该注意到分析是以Arrhenius-Neel法则为基础的，因此，在这种假设之下，在总加热时间的主要部分，近似值全都是受热均衡的。这对于由改变实验周期1/f0以下一级的持续时间内许多独立的加热脉冲组成的总加热时间是不准确的。这样就能估算出(最坏情况的)近似值的衰减：在发生第一过渡之前需要有一些‘切换’时间。如果引入一个小于实际加热时间tw的等价的总加热时间tw equiv，仍然可以使用Arrhenius-Neel法则。这符合以下在写入之后并刚好在磁化状态从偏离热均衡快速达到热均衡的那一加热周期开始之后的实际情况。
按照Arrhenius-Neel法则的定量结果不能精确描述在刚刚写入之后(以及在没有记录场时一个加热脉冲刚刚开始之后)的受热激活的反转过程。刚刚写入(或加热)之后的意思是：在改变实验周期1/f0或是‘切换’时间ts量级内的时间。这一切换时间大致是 t s ≅ 1 ( αγ H equiv ) , 其中α＝Gilbert的衰减常数，γ＝回转磁性比，Hequiv＝按局部自发磁化实验得到的总等效场(参见J.J.M.Ruigrok，在Short-wavelength magneticrecording(短波长磁记录)，Elsevier 190一书中p.369-370)。刚好在用上述(动态)矫顽力的场记录之后，磁化大致是随着以前施加的记录场‘直线增长’的。因此，刚好在颗粒的记录磁化或活跃之后，体积尚未达到晶格的热均衡。(在没有记录场时，在每一个新的加热冰冲刚刚开始之后也不会达到热均衡，因为在以前较低温度下，由于热扰动较小而Hk和Ms较大，磁化与平均各向异性场成良好的线性。)由于(由切换时间所决定的)磁化过程是缓慢追随Hequiv(包括热波动的去磁场和各向异性场等等)中包括的总作用力的，在颗粒或活跃体积的磁化达到与受热激活的晶格的热均衡之前需要经过几个切换时间ts。在几个切换时间ts之后，在建立了磁化与晶格之间的热均衡时，就可以依赖按Arrhenius-Neel法则预测的反向速率(假设对f0(Hequiv(T))的精确表达式是有效的并且采用)。在短脉冲上的衰减被评估过高。在Arrhenius-Neel表达式中可以引入一个等效总加热时间tw equiv来加以补偿，它小于实际加热时间tw。
然而，上述的改善因素在反转时间1/f0的量级内本质上校正了很短的加热时间，并且在介质被局部加热且静态矫顽力场Hc0被大大削弱时防止介质受到热扰动而发生切换。在比较短的记录时间内要使磁化切换也是有困难的。这样就需要一个较高的记录场来缩短切换时间。也就是需要更高的动态矫顽力。
用最终表面密度Da＝100Gb/in2，Dspot＝1μm，和v＝10m/s计算很短的加热时间，得到：
对于连续加热(即tw＝490ns)，MsRatio＝1.83，而DaRatio＝2.24。
对于1ns脉冲，MsRatio＝1.99，而DaRatio＝2.51。
对于100ps脉冲，MsRatio＝2.42，而DaRatio＝3.25。
对于10ps脉冲，MsRatio＝3.35，而DaRatio＝5.02。
对于1ps脉冲，MsRatio＝11.4，而DaRatio＝25.7。
对于短脉冲，最大可能密度改善系数DaRatio和介质在存储温度下所需的磁化MsRatio变得很大。
大DaRatio当然要远远大于对于表面密度Da＝100Gb/in2的所必须的值。它们在较高的最终表面密度Da上是有价值的。然而要注意到，在高密度下，由于在光点直径内有较多的轨迹，tw比上述的假设要大(连续加热时的 t w ∝ D a , 而短脉冲时∝Da)。只有当对很小的局部加热(例如是在写入场的位置透过写入头的间隙施加激光)而没有与相邻轨迹的重叠(也没有与许多相邻比特的重叠)时，对很短的加热脉冲才能有很大的密度改进。在所有其他情况下，短脉冲的额外效果是适度的。
在图8所示的曲线中，改善系数DaRatio和SNRmedRatio被描绘成介质中的各个颗粒的总等效加热时间tw，equiv。对于很短的加热脉冲，总等效加热时间比实际加热时间明显要短。Da是表面密度(图中的实线)，SNR是信噪比[P＝Poisson噪声(图中的虚线)，T＝过渡噪声(图中的点划线)，H＝混合记录，而C＝常规磁记录]。tw，equiv(＝1/f0)的值等于1ns，在x-轴上用-9表示。上文已经给出了计算所需的其他输入值。
如上所述，若加热脉冲时间tpp在反相实验时间1/f0的量级以下，等效加热时间要(远远)小于加热脉冲时间的实际总和，等于对于比反相实验时间大数倍的脉冲的实际总等效加热时间。
图9表示本发明的一种热辅助记录装置90。用一个致动器92旋转一个盘形记录介质91。记录头93包括读出和写入头和一个光头(未示出)。接收机94连接到读出头检测从读出头读出的信号中的数据。驱动器95控制写入头的磁场，而驱动器96控制光头的辐射场。一个处理单元97进一步利用从存储介质上读出的数据并且接收要写入存储介质的数据。处理单元为控制单元98提供写入数据的信息。控制单元控制两个驱动器95和96，脉冲驱动磁场和辐射场，以正确的方式记录数据。从处理单元97为控制单元99提供有关记录头93实际位置的信息，通过一个致动器100控制记录头相对于记录介质91的径向位置。
在图10的示意图中，上图表示磁场B是时间t的函数，下图表示辐射场的功率P。辐射脉冲与磁场是反向同步的，让辐射场的后沿与反转基本上吻合。
为了充分获得短辐射脉冲的益处，一种混合记录层叠最好是这样组成的：
一个磁记录层，它具有
1)小热容量，能够用小激光功率快速升温
2)优良的耐热性，能使热量快速冷却进入散热器，但是又不会过快消耗激光功率
3)各向异性的耐热性：在横向上比散热器方向上要大
4)除了在散热器方向上具有小热阻的磁记录层之外，还可以提供一个具有良好热阻的中间层；这种组合能够使记录层中的温度更加均匀。用具有大热容量和足够小热阻的一个下层或是基片(例如是金属)作为散热器，使磁性的顶层快速散冷却而不要加热周围。
为了在记录层(和中间层)中获得理想的各向异性热阻，可以考虑采用一种柱状结构或是图案结构。
图11表示一种混合存储介质的简单混合记录叠层111。记录层112被布置在散热器113上。记录层112是Curie温度约为600K的Tb22Co18的一个12nm层，温度是由过渡金属的种类和大约室温的补偿温度所确定的。将Co改成Fe，可以将Curie温度降低到400K。也能用Tb215Fe71Co75制作记录层，能提供类似的补偿温度。后者的热容量C是2.8 106J/(m3K)，而热导L＝9W/(m.K)。为了在接近室温下读出，需要降低上述合成物中的稀土成分(ΔTcomp＝30K/按％-RE成分改变)。散热器是一层25nm厚的AlCr，其L＝20W/(m.K)并且热容量为C＝2.7 106J/(m3K)。也可以用一个Al基片或层作为散热器；Al具有很高的热导，L＝190W/(m.K)，能够良好地散热。
图12表示包括一个记录层122，一个中间层123和一个散热器124的混合记录叠层121。记录层具有低热容量并且与记录层112类似。中间层具有良好的热传导性。中间层可以是一种氧化物例如是热传导性L＝1W/(m.K)的氧化铝，厚度例如是6nm。散热器相对于记录层而言最好具有高热容量和高热传导性，并且与散热器113类似。
具有最小侧面热擦除的混合-记录系统
a)若激光点的范围(在轨迹宽度方向和轨迹方向上的尾部一侧都)没有超过磁性点，这种记录就相当于MO型记录。在这种情况下允许低矫顽力：急剧的空间温度下降使磁化被凝固。若用MR传感器读出，就(按常规的MO记录/重放)改用Kerr效应，因为在此时对密度的要求(比特尺寸＜光点尺寸)，需要一个比常规MO系统更大的介质剩磁Mr(Hc也大)。
图13表示用于这种系统的记录头130的一个实施例，在其中已经考虑到上文所述的有关热衰变的影响以及下文所述的‘附加信息...’。头在存储介质131上面操作，介质设有低热容量的记录层132，具有良好热传导性的中间层133，和作为散热器的一个基片134。在垂直记录的情况下，记录层和/或中间层可以包括一个软磁后背层。为了避免因轨迹宽度W＜λlight的热点侧面擦除/衰变，采用一个在轨迹137的宽度方向(如箭头136)具有最小尺寸的楔形平面波导135或激光器。波导的窗口面对着记录层，窗口的最大尺寸沿轨迹方向取向。最大尺寸和最小尺寸的比例是八。特别是在(tw下)采用低矫顽力介质(例如是MO型介质)的情况下，这一点很重要。但是还要与在tw下具有高矫顽力的‘混合记录介质’相结合才能达到目的。波导135在记录层中形成一个细长的热点138。热点的前沿139面对轨迹上波导尚未通过的那一部分，而后沿140与前沿相对。在热点138的后沿附近设置一个薄膜写入头141(或是在垂直记录时是一个写入极)，其宽度大约等于或小于窗口的最小尺寸。写入场的位置如热点后沿处的方框142所示。如图所示，写入场‘热点’分别允许比比特长度和轨迹宽度要长和宽，并且场在磁场热点边沿处的倾斜并不重要。读出头可以位于写入头上，但是不一定。
b)或者是可以将一个后沿具有陡峭场分布(最好但是不一定是一个小-极长度(或是小间隙长度)写入头)的写入头放置在与热点的后沿相距一定距离(偏左，即偏向热点的前沿方向)的位置。由于热点在磁性点的后沿和热点的后沿之间的热衰变，应该对具有按照表达式(0.1)的参数Mr和Hc的混合记录介质采用小的但不等于零的tw。
由于热衰变而(相对于实施例a)需要较大的Hc(Tw)和Mr(Tw)的这种缺点可以通过确保比实施例a更直并尽可能尖锐的过渡而得到补偿。更直的过渡对于用磁性读出头读出是有益的。
比热稳定性要求更高的Ms(Ts)和随之的Hk(Ts)(即在表达式(0.1)中用＞符号代替＝符号)能提供更大的磁性读出信号。在Mr(T)/Hc(T)或Ms(T)/Hk(T)比值不固定(相对于在Tr＞TS时读出)的情况下，对稳定性的一般要求比表达式(0.1)更复杂。
上述磁性写入头过宽会带来严重的负面影响。
从图8中可见能获得很大的改进，因为tw很小(实施例b)或是零(实施例a)。另外，轨迹宽度不受光的限制而受磁头的亚微米宽度的限制，并且比特具有矩形的形状。
变更例b接近为对于热辅助记录提出的上述建议1，2和3的目标，(在轨迹宽度方向和轨迹后沿方向上)采用范围超过磁性点的较大的激光点，为此就需要具有高矫顽力(或K)的记录层，并且通过磁头或磁极的磁场的急剧空间下降使磁化凝固。
诸如各向异性能量K，各向异性场Hk，矫顽场Hc，饱和磁化Ms和剩磁Mr等等介质参数在本发明中是重要参数。在记录层包含具有不同参数值的层叠的多层(磁耦合)记录层的情形下，总是使用层叠的有效参数值。
在等式中可以用Hk代替Hc，用Ms代替Mr，用HkMs代替K或HcMr(因为它们相互成正比即Hc∝Hk，Mr∝Ms，就得到K≡1/2μ0HkMs∝HkMs∝HcMr)。这不适用于用绝对值代替相同参数间比值的等式。
另外，≥和≤符号的意思分别是大于或是接近相等和小于或是接近相等。
有关(不适用的)公知介质的附加信息
可以用于混合记录的介质与MO型介质有很大不同，垂直MO介质是按高温写入来设计的。这种介质的(读出)层适合采用磁-光(Kerr-效应)读出。磁性读出需要在读出温度下具有合适的Ms。图14表示Hitachi的Nemoto等人vi对在室温下热辅助写入和读出的一种双层MO型介质采用的磁特性。
对于磁读出来说，读出层的磁化在室温下一般可以达到300KA/m(300emu/cm3)。Tb-Dy-Fe-Co读出层本身在室温下相对很低的矫顽力是通过改变对室温下具有很高矫顽力的Tb-Fe-Co存储层的耦合来补偿的。
按照Katayama等人ii设计的热辅助写入和读出，单层磁-光(MO)型介质是最佳的。为稀土过渡-金属(RE-TM)合金Tb23Fe22Co55选择的补偿温度接近室温，参见图15。
在室温下因TM子格对RE子格的Ms的补偿而没有去磁场保证了长时间存储。
为了在超高密度下使MO型介质达到混合记录的要求，应该象对于单层普通硬盘型介质一样考虑热衰变，(至少)有两点需要修改。首先，MO层不是颗粒状(多晶体)而是连续的(非晶体)，有效活化体积会起到颗粒状介质中交换-去耦颗粒的作用。第二，MO介质是垂直的，其去磁场随比特长度缩短而下降。对MO介质的活化体积做过许多实验和理论研究，它可能是取决于记录密度并且与过渡和Poisson噪声有关。对于鲜明的介质(同样适用于Hitachi介质的存储层)，假设按热稳定性定义的活化体积就等于去耦颗粒所定义的(活化)体积，需要有(13nm)3的最小活化体积才足以在177℃(450K)下的490ns总读出(或写入)时间内保持热稳定性。因此还要进一步假设Mr＝130kA/m，Hc＝200kA/m，Ms＝Mr，Hk＝2Hc，和最大去磁场Hdem＝Mr/4(对Hdem＝0的最小活化体积是(12nm)3)。一个比特体积是WBtm＝122×38×9.5nm3＝(35nm)3，tm是介质厚度，相当于这一段中前面用于各种参数的100Gb/in2，仅仅占用20个这种活化体积。如果这些活化体积大致等于按照过渡噪声而没有Poisson噪声的颗粒体积，这样会导致介质的17dB(7×)的SNR不足。对于Poisson噪声的介质SNR只有13dB(4.5×)。
在具有16kA/m(200Oe)量级很低的Hc的所有普通MO介质中必须要做到写入的数据在按照热辅助记录方式用比较大的激光点写入之后再提高激光点中的写入温度时马上能衰变。这一点特别是在为了在很高密度下获得适当的S/N比而缩小MO介质的活化体积时极为重要。
对Komag出产的商用颗粒状硬盘介质按照其过大的Mr/Hc＝(280kA/m)/(150kA/m)比值在450K理想写入温度下计算的模型产生一个较大的去磁场Hdem＝Mr/2，比为MO介质设想的要大。这样会使介质SNR更差(假设仅有过渡噪声，是14dB)。这些计算建议对混合记录采用比公知介质高(得多)的Hc和Ms值，并且对连续MO型介质以及对颗粒状介质需要适当的Mr(T)/Hc(T)比值。
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Claims (14)

1.一种用于热辅助磁记录的存储介质，包括一个用于记录信息的具有平行的轨迹的记录层，其特征在于，它的记录层包括一系列记录区，每个区包括间距为p的用于磁性记录信息的多个轨迹，每个记录区在与轨迹垂直的方向上延伸的距离超过该记录区最外圈轨迹的中心线1/2p，而且相邻的记录区由宽度等于或大于该间距p的可识别的磁性非记录区隔开。
2.按照权利要求1的存储介质，其特征是所述介质包括一个具有非记录区的入口指针的表。
3.按照权利要求1的存储介质，其特征是记录区中的轨迹设有用于跟踪的伺服结构，并且非记录区的至少一部分没有伺服结构。
4.按照权利要求1的存储介质，其特征是介质是盘形的，而记录区是被环形非记录区隔开的环形区域。
5.按照权利要求4的存储介质，其特征是至少一个环形区域被径向延伸的非记录区分割成扇区。
6.按照权利要求5的存储介质，其特征是至少有两个区域被划分成扇区，并且该区域中径向延伸的非记录区是对齐的。
7.按照权利要求1的存储介质，其特征是非记录区的宽度等于或是大于轨迹间距p的三倍。
8.按照权利要求1的存储介质，其特征是非记录区含有代表信息的光学检测标记。
9.按照权利要求5的存储介质，其特征是环形非记录区包括区域地址信息。
10.按照权利要求5的存储介质，其特征是径向延伸的非记录区包括轨迹地址信息。
11.一种在存储介质上记录信息的方法，该存储介质上包括一个用于记录信息的具有平行的轨迹的记录层，其特征在于，信息被记录在被至少一个非记录区隔开的记录区内，每个记录区包括间距为p的用于磁性记录信息的多个轨迹，记录区在与轨迹垂直的方向上延伸的距离超过该记录区最外圈轨迹的中心线1/2p，而且非记录区的宽度等于或大于轨迹的间距。
12.按照权利要求11的方法，其特征是信息被记录在被至少一个相对于轨迹垂直延伸的非记录横向区隔开的记录区内，该横向区在与轨迹平行方向上的宽度等于或大于轨迹的间距。
13.按照权利要求11的方法，其特征是记录区是在一次写入期间被记录的。
14.一种在存储介质上热辅助记录信息的装置，该存储介质上包括用于记录信息的具有平行的轨迹的一个记录层，该装置具有一个记录头和一个相对于存储介质移动记录头的致动器，其特征在于，具有一个控制单元，它用于控制致动器，以便将信息记录在被相互隔开的记录区内，每个记录区包括间距为p的用于磁性记录信息的多个轨迹，每个记录区在与轨迹垂直的方向上延伸的距离超过该记录区最外圈轨迹的中心线1/2p，而且相邻记录区由宽度大致等于或大于该间距p的磁性非记录区隔开。
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