CN1819025A

CN1819025A - 磁头

Info

Publication number: CN1819025A
Application number: CNA2005100925003A
Authority: CN
Inventors: 林志庆; 金庸洙
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2025-08-22
Also published as: US20060176613A1; JP2006221785A; KR20060090488A; US7486478B2; CN100416657C; KR100682930B1; JP4398434B2

Abstract

本发明提供一种磁头，其具有减少杂散场的影响并且高速产生磁化反转的磁薄膜结构。所述磁头包括第一磁极、与所述第一磁极间隔开的第二磁极以及在第一和第二磁极内感应磁场的感应线圈，其中所述第一和第二磁极包括其中产生用于记录的漏磁通的磁极尖、引导磁通在磁极内流通的头轭、以及用于控制磁畴的至少一植入物，所述植入物形成在所述第一和第二磁极的至少一个中。所述磁薄膜能够有效地减少从外部进入的杂散场的影响，并且能够控制畴壁运动，使得高速磁记录通过对应于感应线圈施加的磁场产生高速磁化反转而成为可能。

Description

磁头

技术领域

本发明涉及一种磁头，更具体地，涉及一种具有磁薄膜结构的磁头，其通过改善包括第一磁极(pole)P1和第二磁极P2的头轭(head yoke)的磁薄膜的结构而能有效降低外部杂散场(stray field)，并且能够实现用于高密度信息记录的头轭的高速磁化反转(magnetization reversal)。

背景技术

对增加磁信息记录装置的记录密度进行了很多研究。高密度记录要求能够高速记录数据的磁头设计。

图1是横截面图，示出了传统磁头的记录单元。如图1所示，磁头10的记录单元使用第一磁极P1和第二磁极P2及感应线圈5将磁信号记录到记录介质9，其中第一磁极P1和第二磁极P2形成磁化记录介质9的漏磁通，感应线圈5在第一磁极P1和第二磁极P2内感应磁场。

这里，第一和第二磁极P1和P2的特性，尤其是它们的磁特性，控制输入到记录介质9的磁场的质量。近来的趋势是，随着记录面密度(areal density)增大，记录介质的位尺寸(bit size)减小。因此，用于形成第一和第二磁极P1和P2的材料要求具有高饱和磁化、高磁导率、低矫顽力以及对施加的场的快速响应的软磁特性。

然而，磁头10的磁极P1和P2对外部磁场也非常敏感。例如，由感应线圈4以外的外部磁产生源，诸如将磁头10移到记录介质上方的VCM，产生的磁场(以下称为杂散场)能够进入第一和第二磁极P1和P2。因此，已经进行努力来减少杂散场的影响，其主要是在屏蔽杂散场的屏蔽层的结构方面，因为任何杂散场能够引起记录或擦除错误。

写入场和杂散场之间的主要差别在于它们的频率。写入场具有非常高的频率～MHz，而杂散场几乎是静态(static)的，即对于时间是不变的。

另一方面，高速记录的磁头10的第一和第二磁极P1和P2必须由软磁性材料形成，在软磁性材料中磁通对应高频电流高速正向/反向(forward/reverse)变换。图2是示出磁薄膜的磁化M如何滞后于由感应线圈5施加的磁场H的曲线图。在该图中，x轴代表时间，y轴代表由虚线表示的所施加的磁场H及由曲线a1到a6表示的磁薄膜的归一磁化(normalizedmagnetization)M的大小。粗实线a1是根据时间的对应传统第一和第二磁极P1和P2的磁薄膜的磁化曲线。参照图中的虚线，磁场H初始以+400kA/m的大小施加，0.25纳秒后逐渐变化为-400kA/m的大小。这个状态持续1纳秒，之后在0.25纳秒后大小逐渐变化为+400kA/m。从x轴看对应虚线的曲线a1滞后于该虚线。当虚线和曲线a1进行比较时，可以看出磁薄膜的磁化M关于所施加的磁场H被延迟。

磁头10相对于记录介质9移动，因为记录介质9在磁头10之下以恒定速度旋转。因此，磁场必须通过向感应线圈5提供电流在特定时间内形成，使得磁头10可在介质的所需位置上记录信息。然而，如图2所示，高速地记录信息是困难的，因为第一和第二磁极P1和P2的磁化M滞后于感应线圈5施加的磁场H。因此，为高速地记录，需要重新设计磁头以使第一和第二磁极P1和P2的磁化反转能够对应于高频率电流高速地进行。

发明内容

本发明提供一种磁头，其通过改进第一和第二磁极的磁薄膜的结构而有效地降低外部磁场的影响，并能够实现用于高密度记录信息的第一和第二磁极的高速磁化反转。

根据本发明的一个方面，提供一种磁头，包括：第一磁极；第二磁极，其与所述第一磁极间隔开；及感应线圈，其在所述第一和第二磁极中感应磁场，其中所述第一和第二磁极包括其中产生用于记录的漏磁通的磁极尖、引导在所述磁极内流动的所述磁通的头轭、以及用于控制磁畴的至少一个植入物，所述植入物形成在所述第一和第二磁极的至少一个内。植入物的目的是控制P1和P2中磁畴的形成。

所述植入物可具有矩形形状。

所述植入物可以为具有矩形形状的第一植入物，所述矩形形状的长轴垂直于所述磁场。

至少两个第一植入物可排列成平行于所述磁场的方向的至少一行。

所述第一植入物的行中的所述第一植入物之间的间隙可大约等于所述第一植入物的宽度。

所述第一植入物可形成为所述磁极的中心轴上的行，其平行于所述磁场的方向。

所述第一植入物可关于所述磁极的所述中心轴对称地形成在所述磁极上，其平行于所述磁场的方向。

此外，所述第一植入物可关于所述磁极的所述中心轴形成为与所述磁极的两侧相邻的两行。

所述第二植入物具有矩形形状，所述矩形形状的长轴平行于所述磁场。

至少两个第二植入物可排列成垂直于所述磁场的方向的至少一列。

所述第二植入物的列中的所述第二植入物之间的间隙可大约等于所述第二植入物的宽度。

根据本发明的另一方面，提供一种磁头，包括：第一磁极；第二磁极，其与所述第一磁极间隔开；及感应线圈，其在所述第一和第二磁极中感应磁场，其中所述第一和第二磁极包括其中产生用于记录的漏磁通的磁极尖，引导聚集在所述磁极尖处的所述磁通的头轭，并且用于控制磁畴的第一植入物以及第二植入物形成在所述第一和第二磁极中的至少一个内，所述第一植入物为其长轴垂直于所述磁场的方向的矩形形状，所述第二植入物为其长轴平行于所述磁场的方向的矩形形状。

所述第一植入物形成在所述头轭内。

所述第一植入物可形成在所述感应线圈经过的区域中。

另外，所述第二植入物可形成在所述头轭内。

所述第二植入物可形成在杂散场进入经过的侧内。

所述第一植入物可形成在所述第二植入物形成于其中的区域与所述磁极尖区域之间。

这时，至少两个所述第一植入物排列成平行于所述磁场的方向的至少一行。

所述第一植入物的行中的所述第一植入物之间的间隙大约等于所述第一植入物的宽度。

所述第一植入物形成为平行于所述磁场的方向的所述磁极的中心轴上的行。

或者，所述第一植入物关于平行于所述磁场的方向的所述磁极的所述中心轴形成为与所述磁极的两边相邻的两行。

所述第二植入物与磁连接所述第一和第二磁极的所述头轭的连接单元相邻地形成。

至少两个所述第二植入物排列成垂直于所述磁场的至少一列。

用于形成所述植入物的所述材料为非磁性材料或者比所述头轭具有更低饱和磁化Ms的磁性材料。

这时，所述非磁性材料为SiO₂或者Al₂O₃，所述磁性材料为NiFe、CoFe或者Co、Fe、以及Ni的合金。

附图说明

通过参照下述附图详细描述示例性实施例，本发明的上述和其他特征及优势将变得更加显而易见，其中：

图1是横截面图，示出了传统磁头的记录单元；

图2是示出了磁薄膜的磁化M的瞬时行为(temporal behavior)如何滞后于由感应线圈施加的磁场H的曲线图；

图3是横截面图，示出了根据本发明的磁头的记录单元；

图4是透视图，示出了根据本发明的磁头的磁极的部分，其中形成植入物；

图5A和5B是平面图，示出了根据本发明的第一实施例的磁头的磁极；

图6示出了传统磁薄膜的磁化反转期间磁化分布的模拟结果；

图7A到8C是示出了其上形成第一植入物的磁薄膜，以及在其磁化反转期间磁化分布的模拟结果的示图；

图9是示出了其上形成第一植入物的磁薄膜的磁化曲线的曲线图；

图10是平面图，示出了根据本发明的第二实施例的磁头的磁极；

图11A是其上形成第二植入物的磁薄膜的平面图；

图11B是示出了其上形成第二植入物的磁薄膜的磁化曲线的曲线图；

图12A和12B是平面图，示出根据本发明第三实施例的磁头的磁极；及

图13A到14B是示出了其上形成第一植入物和第二植入物的磁薄膜，以及在其磁化反转期间磁化分布的模拟结果的示图。

具体实施方式

参照图3，根据本发明的磁头30包括第一磁极P1、与第一磁极P1分离地形成的第二磁极P2、以及在第一和第二磁极P1和P2中感应磁场的感应线圈35。这时，第一和第二磁极P1和P2具有产生用于记录的漏磁通的磁极尖(pole tip)31以及引导聚集在磁极尖31的磁通的头轭32。矩形形状的用于控制磁畴(magnetic domain)的植入物37形成在第一和第二磁极P1和P2的至少一个上。在图3中，植入物37形成在第一和第二磁极P1和P2两个上，但只是作为例子。即植入物37可以形成在第一和第二磁极P1和P2中的一个上，并且磁极的形状可根据它们的位置而改变。

由感应线圈35感应的磁场通过磁化第一和第二磁极P1和P2引起磁通。然而，形成在第一和第二磁极P1和P2之间的由非磁性材料形成的绝缘膜34通过经磁极尖31从磁头10露出而在记录介质(未示出)上产生磁记录。磁通能够在磁极尖31的相反侧经磁连接第一和第二磁极P1和P2的连接单元33流通。

图4是透视图，示出了根据本发明的磁头的其中形成植入物(implant)的磁极的部分。如图4所示，植入物37优选地为长度l大于宽度w的矩形形状。

薄膜磁头30能够使用传统半导体制造方法制造，植入物37能够通过光掩模和刻蚀工艺以给定形状制造，并且可通过沉积非磁性材料或比第一和第二磁极P1和P2具有更低的饱和磁化Ms的磁性材料而形成。

用于形成植入物37的材料是非磁性材料或比头轭具有更低的饱和磁化Ms的磁性材料。

如果植入物37由非磁性材料形成，可以为SiO₂或Al₂O₃。

如果植入物37由磁性材料形成，该磁性材料比第一和第二磁极P1和P2具有更低的饱和磁化Ms。例如，如果第一和第二磁极P1和P2具有2.1-2.4T的饱和磁化Ms，具有1-1.8T的饱和磁化Ms的磁性材料是优选的。用于形成植入物37的磁性材料可以为NiFe、CoFe或者Co、Fe、以及Ni的合金。

图5A是平面图，示出了根据本发明的第一实施例的磁头中第二磁极P2的磁薄膜和感应线圈35的结构。

参照图5A，第二磁极P2被流经感应线圈35的电流感应的磁场H磁化。这时，为进行高速的磁化反转，具有矩形形状的、其长轴垂直于磁场H的第一植入物52a靠近第二磁极P2的侧边形成。

至少一个第一植入物52a形成在第二磁极P2内，并且优选地形成多个第一植入物52a从而增加磁畴控制的效果。第一植入物52a优选地排列为平行于由线圈35感应的磁场H的方向的行。

为通过第一植入物52a的磁畴控制确保磁极的稳定的磁畴运动，第一植入物52a的行优选地关于磁极的平行于磁场H的方向的中心轴C对称地形成。如图5A所示，第一植入物52a可以关于磁极的中心轴C形成为靠近磁极的两侧边的两行，或者如图5B所示，第一植入物52b可以在磁极的中心轴C上形成为一行。在图5A中，示出了第二磁极P2，但是通常第一植入物也可以形成在第一磁极P1内。因此，图5A所示的磁薄膜的结构也能够应用到第一磁极P1。

第一和第二磁极P1和P2包括其中产生用于记录的漏磁通的磁极尖31、以及引导磁通在磁极内流动的头轭32。磁极尖31是窄的，从而增加其磁通密度并产生窄的记录道(record track)。因此，为控制磁畴，第一植入物52a和52b优选地位于具有余量空间(marginal space)的头轭32上。

进一步，其上形成第一植入物52a和52b的位置优选地为感应线圈35经过的区域，因为第一植入物52a和52b的目的是促进根据磁场H的头轭32的磁化反转。

根据第一实施例的磁头30的头轭32的操作将参照图6到9进行描述。

磁头30的磁记录过程为，头轭32通过感应线圈35感应的磁场磁化，通过感应的磁场形成的磁通以及该磁化在位于第一和第二磁极P1和P2的磁极尖31上的间隙处变成漏磁通，并且该漏磁通允许磁头30在记录介质上记录。这时，对于磁通的高速的正常/反向变换，磁极必须能够根据感应的磁场容易地反转其磁化。关于其上形成第一植入物的磁薄膜的磁化分布将作为例子来说明从而检验磁极的磁化反转与第一植入物之间的关系。用于模拟的磁薄膜具有4×4μm²的宽度×长度、100nm的厚度、以及2.1T的饱和磁化。该磁薄膜可以理解为磁极，特别是头轭的部分。

图6示出了通过向左方向施加外部磁场H而改变磁化的方向时磁薄膜60的磁化分布，该左方向是向右方向磁化的磁薄膜60的磁化方向的反方向。在图6中，作为宽的中心区域的第一区域61向右方向磁化，但是作为磁薄膜的侧部分的第二区域62则由于退磁场效应(demagnetizing field effect)而接近垂直方向磁化。当外部磁场被施加时，由于磁场和区域62内的磁矩之间的大的角度，第二区域62将经历最强的来自该场的扭矩(torque)。因此，可以说磁薄膜60的磁化反转开始于第二区域62。

图6的模拟结果能够理解如下。形成磁畴内的磁矩的方向，从而最小化静磁能。即，当施加外部磁场时，磁薄膜的磁矩朝外部磁场的方向旋转。磁矩的旋转在垂直于所施加的外部磁场H的边界区域尤其容易。即，磁薄膜60的第二区域62是垂直于外部磁场H的边界区域，并且由于来自该磁场的扭矩，对于磁薄膜60的磁化反转，磁矩的旋转在这些区域容易开始。即，诸如第二区域62的垂直于外部磁场H的边界区域充当用于磁化反转的磁畴的核(nucleator)。

因此，为关于外部磁场H高速改变磁化方向的方向，形成垂直于外部磁场H的许多边界是必要的。为了这个目的，其长轴垂直于外部磁场H的具有矩形形状的第一植入物形成在磁薄膜上。

图7A示出了磁薄膜70，其中三个第一植入物71在膜的一侧上纵向地排列成一行。在图7B和7C中，示出了磁化反转开始时以及磁化反转过程中磁薄膜70的磁化分布。这时，图7B是使用非磁性材料形成的第一植入物71a的模拟结果，图7C为使用磁薄膜70的由比头轭具有更低的饱和磁化Ms的磁性材料形成的第一植入物71b的模拟结果。

第一植入物71之间的间隙被调整为大约和第一植入物71的宽度相同。当外部磁场H垂直于第一植入物71的长轴被施加到磁薄膜70时，与图6中的磁薄膜60相比垂直于外部磁场H的边界区域增加了。因此，预期膜的形成第一植入物的侧的边界区域处的磁化反转活跃地进行。即，当外部磁场H理解为通过磁头的感应线圈施加的磁场时，表示具有其中形成第一植入物的磁薄膜结构的磁极能够经历高速磁化反转。

第一植入物71必须由非磁性材料或具有比头轭的饱和磁化Ms更小的饱和磁化Ms的磁性材料形成的原因在于，第一植入物71的目的是增加垂直于外部磁场H的边界区域。例如，对于由具有2.1-2.4T的饱和磁化Ms的磁性材料形成的磁极，第一植入物71可由具有1-1.8T的饱和磁化Ms的磁性材料形成。另外，为了更好地增加边界区域，第一植入物71为矩形且其长度优选地形成为大于其宽度。

图7B示出了当外部磁场H在作为初始地在右方向上磁化的磁薄膜70的磁化方向的相反方向的左方向上施加到磁薄膜70时，在改变磁化方向的开始，磁薄膜70的磁化分布。在图7B中，作为宽的中心区域的第一区域72磁化在右方向74上，但是靠近磁薄膜70的边的接近垂直于外部磁场H被磁化的第二区域73显示，第二区域73的磁化通过磁矩旋转(magneticmoment rotation)开始反转。当图7B与图6相比时，第二区域还扩展到位于磁薄膜70左侧的第一植入物71的长度方向的侧边界区域73a。这表明磁矩旋转进一步被激活。

图7C示出了一段时间过后图7B的磁化分布。如图7C所示，第一植入物71b的长度方向的边界区域的左区域75的磁畴快速反转，结果，形成了大量的具有在与外部磁场H相同方向上的磁矩的反向磁化的磁畴77。另一方面，在磁薄膜70的右区域76内，由于慢的磁化反转，发现相对少量的反向磁化的磁畴77。

从参照图7B和7C描述的磁化反转的结果，图7A中描述的第一植入物71充当用于高速磁化反转的磁畴形成的核。

图8A到8C示出了当第一植入物81a和81b形成在磁薄膜的中心时磁化分布的模拟结果。图8A示出了由磁性材料形成的四个第一植入物81a排列在磁薄膜的中心部分的情形，图8B示出了由磁性材料形成的八个第一植入物81b密集地排列在磁薄膜的中心部分的情形，以及图8C示出了由非磁性材料形成的八个第一植入物81c排列在磁薄膜的中心部分的情形。

图8A到8C的模拟示出了通过在左方向上，即在右方向83上磁化的磁薄膜80的初始磁化方向的反方向，施加外部磁场H到磁薄膜80来改变磁化方向时，磁薄膜80的磁化分布。在上述模拟中，可观察到磁矩旋转开始于除磁薄膜80的侧区域82之外还有第一植入物81a、81b和81c的长度方向的侧边界区域82a、82b和82c处。以这种方式，由于通过第一植入物加速磁畴形成的磁矩旋转，磁薄膜80的磁化反转能够高速进行。

特别地，如图8B和8C所示，其上形成更多第一植入物81c的磁薄膜80内产生更多的用于磁化反转的核。即，磁薄膜上多个第一植入物的形成有利于磁化反转。这时，为形成更多的第一植入物，它们的宽度和间距减小。考虑到制造工艺的限制，当它们减小到最小时宽度可与间距近似。

图8A和8B中的模拟为其中第一植入物81a和81b由饱和磁化Ms小于磁薄膜80的饱和磁化Ms的磁性材料形成的情形，图8C中的模拟为其中第一植入物81C由非磁性材料形成的情形，具有与图8A和8B中的模拟的磁化分布大致相似的磁化分布。

当第一植入物如上所述地形成在磁薄膜上时，对应外部磁场H的高速磁化反转能够从图2和9清楚地看出。

如上所述，图2是示出了磁薄膜的磁化H相对于由感应线圈5施加的磁场的滞后的曲线图。在曲线a1到a6中，a1表示传统磁薄膜的磁化进展，曲线a2、a5和a6表示其上形成根据本发明的第一植入物的磁薄膜的磁化进展。曲线a2、a5和a6较曲线a1更靠近表示外部磁场的虚线，这表明其上形成第一植入物的磁薄膜的磁化反转要快于传统磁薄膜的磁化反转。

这个事实也在图9所示的磁化曲线中得到了证实，其中其上形成第一植入物的磁薄膜具有小的矫顽力。

在图9中，水平轴表示外部磁场H的大小，垂直轴表示归一磁化(normalized magnetization)M的大小。曲线b1到b5为表示根据施加到磁薄膜的外部磁场H的磁薄膜的磁化程度的磁化曲线。曲线b1为其上未形成第一植入物的磁薄膜的磁化曲线，曲线b4和b5为其上形成根据本发明的第一植入物的磁薄膜的磁化曲线。

在磁化曲线和水平线之间的交点处的外部磁场H的大小称为动态矫顽力，因为磁场以非常高的频率施加。这是为了模拟磁头的写频率。其上形成第一植入物的磁薄膜的矫顽力小于传统磁薄膜的矫顽力。这样，当第一植入物形成在磁薄膜上时矫顽力减小，因此，可使用较小的外部磁场H容易地发生磁化反转。因此，很明显第一植入物加速了磁薄膜的磁化反转。这也可以作为减小磁头中的能耗的方法，因为需要更小的用于反转磁极的磁场。

磁薄膜可以看作磁头的磁极。因此，当第一植入物形成在将根据由感应线圈施加的磁场而被磁化的磁极上时，磁极的磁化反转能够较传统磁极以更快的速度进行。因此，根据本发明的磁头能够以高密度进行磁记录。

图10是平面图，示出了根据本发明的第二实施例的磁头的磁极P1和P2。

参照图10，其长轴平行于由感应线圈(未示出)施加的磁场的矩形形状的第二植入物102形成在磁极的顶部边缘以减小杂散场的影响。优选地至少两个第二植入物102排列成垂直于磁场H的至少一列。

第二植入物102的列中，第二植入物102之间的间隙d2优选地大约等于第二植入物102的宽度。

另外，第二植入物102优选地形成在头轭32内，在杂散场通过其进入的该侧内，即P1和P2的顶端，这是因为第二植入物102的目的为减小杂散场的影响。杂散场一般没有特定的方向，但是本实施例中假定具有与感应线圈(未示出)施加的感应磁场H相同的方向。这是因为当通过磁极尖与感应磁场H混合时，具有和感应磁场H相同方向的杂散场导致记录错误。杂散场通过其进入的侧表示磁极尖的相反侧。作为例子，第二植入物102可以邻近头轭32的连接单元33形成，在连接单元33处第一磁极P1和第二磁极P2磁连接。

现在参照图10描述根据第二实施例的磁头的操作。由感应线圈(未示出)施加的磁场磁化P1和P2。由感应磁场形成的磁通在置于第一和第二磁极P1和P2的端部的磁极尖31处成为漏磁通，该漏磁通允许磁头在记录介质(未示出)上磁记录。然而，杂散场会存在于流经第一和第二磁极P1和P2的磁通内、以及感应磁场内和由感应磁场产生的磁化中，因为由外源产生的杂散场从第一和第二磁极P1和P2的连接单元33进入。第二植入物形成在第一和第二磁极P1和P2上以减小杂散场的影响。

现在将参照图11A和11B描述杂散场的影响的减小与第二植入物之间的关系。

图11A示出了通过平行于第二植入物111的长轴施加外部磁场H到其上形成第二植入物111的磁薄膜110而引起磁薄膜110的磁化反转开始时的磁化分布。

其长轴平行于外部磁场H的八个第二植入物111形成在磁薄膜110的中心部分内。如果外部磁场H平行于第二植入物111的长轴施加到磁薄膜110，磁薄膜110从具有垂直于外部磁场H的边界的区域112开始其磁化反转。然而，具有平行于外部磁场H的磁矩并且邻近第二植入物111的长度方向侧的磁畴的磁化反转不容易，因为没有扭矩作用在平行于外部磁场的磁矩上。这从与第二植入物111的长度方向侧相邻的区域维持初始磁化方向113的事实中得到证实。这可以解释成，第二植入物111承担了阻止磁畴相对于从外部进入的磁场H的改变而运动的作用。第二植入物111的作用为增加平行于外部磁场H的边界。因此，第二植入物111必须为非磁性材料或者较头轭32具有更低的饱和磁化Ms的磁性材料。例如，对于由具有2.1-2.4T的饱和磁化Ms的磁性材料形成的磁极，第二植入物111可由具有1-1.8T的饱和磁化Ms的磁性材料形成。另外，为增加平行于外部磁场H的边界，第二植入物111可形成为其长度大于其宽度的矩形形状。而且，第二植入物111的宽度侧的边界附近的磁畴优选地形成得尽可能窄，这是因为，由于其垂直于外部磁场H，所以磁畴的磁化反转容易。另一方面，第二植入物111优选地非常多，因为这可以在更宽区域内阻止磁畴运动。这时，第二植入物111之间的间隙d2(见图10)可以与第二植入物111的宽度相似，这是因为在制造工艺中有限制。

第二植入物111的作用将参照图11B进一步描述。图11B为磁化曲线，示出了根据施加到磁薄膜的外部磁场H，磁薄膜的磁化M的水平。图的水平轴表示外部磁场H的大小，图的垂直轴表示归一磁化M的大小。曲线c1为传统磁薄膜的磁化曲线，曲线c2到c8为其上形成根据本发明的第二植入物的磁薄膜的磁化曲线。

图11B示出了当从+200kA/m到-200kA/m变化的磁场施加到最初磁化为1.0的磁薄膜时，磁薄膜的从+1.0到-1.0的磁化反转。曲线c2到c8较曲线c1有较小的峭壁斜度，这表明与没有第二植入物的磁薄膜相比，其上形成第二植入物的磁薄膜的磁化反转对外部磁场H的敏感度低。在这种情形下，为模拟杂散场的行为，磁场以很低频率施加。图11B还示出由于第二植入物，c2到c8的磁各向异性与没有任何植入物的c1相比增加了。

这时，如果外部磁场H是杂散场，其中形成第二植入物的磁薄膜对杂散场敏感度低。

在上述模拟中，杂散场对头轭的影响可以通过在外部杂散场可能进入磁头的头轭中形成第二植入物而减少，因为该外部磁场H能够解释为杂散场。

根据本发明的第三实施例的磁头包括第一磁极P1、第二磁极P2以及在磁极内感应磁场的感应线圈。另外，该磁头包括其长轴垂直于磁场的矩形形状的第一植入物、以及其长轴平行于磁场的矩形形状的第二植入物，从而控制第一磁极P1和第二磁极P2中至少一个中的磁畴。

第一和第二植入物优选地形成在引导由感应线圈感应的磁通的头轭内。第一植入物更优选地邻接侧边形成并且第二植入物形成在磁极P1和P2的顶部边缘。

用于形成第一和第二植入物的形状和材料与前面描述的相同。第一和第二植入物的位置与第一和第二实施例中相同。因此，它们的描述不再重复。

具有根据本发明的第三实施例的磁薄膜结构的磁头将参照图12A到14B进行描述。

图12A和12B为平面图，示出了磁头内第二磁极P2和感应线圈35的位置，用以描述根据第三实施例的磁薄膜的结构。在图12A中，只示出了第二磁极P2，但是该方案也可应用到第一磁极P1，因为第二植入物也可形成在第一磁极P1内。

在图12A所示的第二磁极P2中，多个第二植入物122形成为与连接第一磁极P1和第二磁极P2的连接单元33相邻的列。第一植入物123a关于平行于磁场H的中心轴形成为与第二磁极P2的两侧边相邻的两行。这时，图12A所示的第一和第二植入物123a和122的排列为说明性的例子。如图12B所示，第一植入物123b可以沿着第一和第二磁极P1和P2的中心轴排列为一行，并且其他排列也是可能的。然而，第二植入物122优选地形成为比第一植入物123a更远离磁极尖31，靠近磁极的顶边，因为第二植入物的目的为减小杂散场的影响，该杂散磁场非常有可能在磁极的顶部部分进入。

现在将相关于外部磁场H描述第一和第二植入物一起形成在其上的磁头的磁化分布。

在图13A中，不同排列的植入物形成在的磁薄膜131的两边，磁薄膜131被磁化从而在施加外部磁场H之前具有右方向的磁矩138。当左方向即磁矩138的相反方向的外部磁场H施加到磁薄膜131时，长轴垂直于外部磁场H的植入物132为第一植入物，长轴平行于外部磁场H的植入物133为第二植入物。图13B示出了当磁矩相反方向的外部磁场H施加到磁薄膜131时，磁化反转期间磁薄膜131的磁化分布。当其中形成第一植入物132的左区域135与其中形成第二植入物133的区域136进行比较时，左区域135内磁畴的形成要比右区域136内更清晰。这表明左区域135内比右区域136内发生更快的磁畴成核，因为第一植入物132充当用于形成磁畴的核。另一方面，右区域136显示出复杂的磁畴结构，特别地，其中形成第二植入物133的区域137显示出更复杂的磁畴结构。当右区域136与左区域135进行比较时，可以看出第二植入物133能够充当障碍物，以减少从外部进入的杂散场的影响。

图14A示出了与图13A中所示的磁薄膜具有相同植入物形状的磁薄膜141。然而，磁薄膜141在施加外部磁场H之前被磁化为具有朝上方向147的磁矩。当与磁矩相反方向的外部磁场H施加到磁薄膜141时，长轴垂直于外部磁场H的植入物143为第一植入物，长轴平行于外部磁场H的植入物142为第二植入物。

图14B示出了当磁矩147相反方向的外部磁场H施加到磁薄膜141时，磁化反转期间磁薄膜141的磁化分布。当其中形成第二植入物的左区域145与其中形成第一植入物143的右区域146进行比较时，左区域145内的磁化方向显示几乎无变化，但是在右区域146中，磁化方向的改变在第一植入物143之间的磁畴148处可观察到。即，第一植入物143充当用于形成磁畴的核，并且第二植入物142充当由于防止磁畴运动的抑制物。

根据本发明的第三实施例，由感应线圈施加的磁场导致的磁头的磁化反转通过第一植入物被加速，并且从外部进入的杂散场的影响通过第二植入物被减少。

如上所述，根据本发明的磁头通过在构成第一和第二磁极的磁薄膜上形成植入物，有效地减少了从外部进入的杂散场的影响，并且通过在第一和第二磁极中引起对应于感应线圈施加的磁场的高速磁化反转而使高密度信息记录成为可能。

尽管本发明的磁头参照其示例性实施例进行了特定示出和描述，但是本领域普通技术人员应理解，在不脱离本发明的所附权利要求所定义的精神和范围的情形下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims

1.一种磁头，包括：

第一磁极；

第二磁极，其与所述第一磁极间隔开；及

感应线圈，其在所述第一和第二磁极中感应磁场，

其中所述第一和第二磁极包括其中产生用于记录的漏磁通的磁极尖、引导所述磁极内流动的磁通的头轭、以及

用于控制磁畴的至少一个植入物，所述植入物形成在所述第一和第二磁极的至少一个内。

2.根据权利要求1的所述磁头，其中所述植入物具有矩形形状。

3.根据权利要求2的所述磁头，其中所述植入物为具有矩形形状的第一植入物，所述矩形形状的长轴垂直于所述磁场。

4.根据权利要求3的所述磁头，其中至少两个第一植入物排列成平行于所述磁场的方向的至少一行。

5.根据权利要求4的所述磁头，其中所述第一植入物的行中所述第一植入物之间的间隙大约等于所述第一植入物的宽度。

6.根据权利要求4的所述磁头，其中所述第一植入物形成为所述磁极的中心轴上的行，其平行于所述磁场的方向。

7.根据权利要求4的所述磁头，其中所述第一植入物关于所述磁极的所述中心轴对称地形成在所述磁极上，其平行于所述磁场的方向。

8.根据权利要求7的所述磁头，其中所述第一植入物关于所述磁极的所述中心轴形成为与所述磁极的两侧相邻的两行。

9.根据权利要求3的所述磁头，其中所述第一植入物形成在所述感应线圈经过的区域内。

10.根据权利要求3的所述磁头，其中所述第一植入物形成在所述头轭内。

11.根据权利要求2的所述磁头，其中所述植入物为具有矩形形状的第二植入物，所述矩形形状的长轴平行于所述磁场。

12.根据权利要求11的所述磁头，其中至少两个第二植入物排列成垂直于所述磁场的方向的至少一列。

13.根据权利要求12的所述磁头，其中所述第二植入物的列中所述第二植入物之间的间隙大约等于所述第二植入物的宽度。

14.根据权利要求11的所述磁头，其中所述第二植入物形成在杂散场进入经过的侧之中。

15.根据权利要求11的所述磁头，其中所述第二植入物形成在所述头轭上。

16.根据权利要求1的所述磁头，其中用于形成所述植入物的材料为非磁性材料或者比所述头轭具有更低饱和磁化Ms的磁性材料。

17.根据权利要求16的所述磁头，其中所述非磁性材料为SiO₂或者Al₂O₃。

18.根据权利要求16的所述磁头，其中所述磁性材料为NiFe、CoFe或者Co、Fe、以及Ni的合金。

19.一种磁头，包括：

第一磁极；

第二磁极，其与所述第一磁极间隔开；及

感应线圈，其在所述第一和第二磁极中感应磁场，

其中所述第一和第二磁极包括其中产生用于记录的漏磁通的磁极尖、引导聚集在所述磁极尖的所述磁通的头轭，并且

用于控制磁畴的第一植入物以及第二植入物形成在所述第一和第二磁极中的至少一个内，所述第一植入物为其长轴垂直于所述磁场的矩形形状，所述第二植入物为其长轴平行于所述磁场的矩形形状。

20.根据权利要求19的所述磁头，其中所述第一植入物形成在所述感应线圈经过的区域内。

21.根据权利要求19的所述磁头，其中所述第一植入物形成在所述头轭内。

22.根据权利要求19的所述磁头，其中所述第二植入物形成在所述杂散场进入经过的侧内。

23.根据权利要求19的所述磁头，其中所述第二植入物形成在所述头轭内。

24.根据权利要求19的所述磁头，其中所述第一植入物形成在所述第二植入物形成于其中的区域与所述磁极尖区域之间。

25.根据权利要求19的所述磁头，其中至少两个所述第一植入物排列成平行于所述磁场的方向的至少一行。

26.根据权利要求25的所述磁头，其中所述第一植入物的行中所述第一植入物之间的间隙大约等于所述第一植入物的宽度。

27.根据权利要求25的所述磁头，其中所述第一植入物形成为平行于所述磁场的方向的所述磁极的中心轴上的行。

28.根据权利要求25的所述磁头，其中所述第一植入物关于平行于所述磁场的方向的所述磁极的所述中心轴形成为与所述磁极的两边相邻的两行。

29.根据权利要求19的所述磁头，其中所述第二植入物与磁连接所述第一和第二磁极的所述头轭的连接单元相邻地形成。

30.根据权利要求19的所述磁头，其中至少两个所述第二植入物排列成垂直于所述磁场的方向的至少一列。

31.根据权利要求30的所述磁头，其中所述第二植入物的列中所述第二植入物之间的间隙大约等于所述第二植入物的宽度。

32.根据权利要求19的所述磁头，其中用于形成所述植入物的材料为非磁性材料或者比所述头轭具有更低饱和磁化Ms的磁性材料。

33.根据权利要求32的所述磁头，其中所述非磁性材料为SiO₂或者Al₂O₃。

34.根据权利要求32的所述磁头，其中所述磁性材料为NiFe、CoFe或者Co、Fe、以及Ni的合金。

35.根据权利要求34的所述磁头，其中用于形成所述植入物的所述磁性材料具有与所述磁极材料不同的成分并且比所述磁极材料具有更低的饱和磁化Ms。

36.根据权利要求1的所述磁头，其中所述植入物的宽度范围为从20到100纳米并且所述植入物的长度范围为从100到2000纳米。