CN1835081A - 垂直磁记录头及使用该磁记录头来记录数据的记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种垂直磁记录头和一种使用该垂直磁记录头来记录数据的记录介质。该垂直磁记录头包括：主极，其下端具有预定的宽度t1；返回极，其上端与主极连接，而其下端与主极的下端隔开预定的间隙g1；子轭，其下端从主极的下端在向上的方向上凹进预定的深度d1；线圈，缠绕在主极和子轭的周围；磁屏蔽层；读取器件，位于磁屏蔽层之间，其中，凹进深度d1与宽度t1之比(d1/t1)小于或等于6。

Description

垂直磁记录头及使用该磁记录头来记录数据的记录介质
                          技术领域
本发明涉及一种磁记录头，更具体地讲，涉及一种垂直磁记录头和一种使用该垂直磁记录头来记录数据的记录介质。
                          背景技术
互联网的普及带来了个人和/或组织之间信息交流的快速增长。因此，用户对数据处理速度快且数据存储容量高的电脑感兴趣。
因此，已改进CPU芯片和计算机外围设备来提高计算机的数据处理速度，并且已引入各类记录介质例如硬盘来扩大数据存储容量。
虽然近来已引入采用强介电层作为数据记录层的记录介质，但是多数记录介质仍采用磁层(magnetic layer)来作为数据记录层。
用于磁记录介质的数据记录法主要分为水平磁记录法和垂直磁记录法。
前者是一种采用具有在其表面上水平布置的磁极化的磁层来记录数据的方法，而后者是一种采用具有在其表面上垂直布置的磁极化的磁层来记录数据的方法。
就数据记录密度而论，垂直磁记录法比水平磁记录法好。
可将在磁层上记录数据的过程看作是磁层和磁头之间的相互作用。因此，为了在磁层上高密度地记录数据，就需要对磁头和磁层都进行改进。
近来，由于随着信息技术的发展垂直磁记录法引起了更多的关注，所以已引入了各类与垂直磁记录法兼容的磁头。
传统的用来实现垂直磁记录法的磁头通常包括：主极(main pole)和返回极(return pole)，以便将数据记录在磁层上；磁阻(MR)装置，用来读取记录在磁层上的数据。
如果使用垂直磁记录法时磁层的轨道密度高，则可进一步提高磁层的数据记录密度。磁层轨道密度的提高导致轨道间距减小。因此，必需按轨道间距的减小比例来缩小传统磁头的尺寸，而且当轨道间距减小时传统磁头的尺寸实际上也在减小。
然而，根据斜交角(skew angle)传统磁头在轨道方向上产生高的漏磁通。由于这点，在利用传统磁头将数据记录在磁层的被选择的轨道上的过程中，会将不期望的数据记录在未被选择的轨道上。
                          发明内容
本发明提供了一种垂直磁记录头，所述垂直磁记录头使斜交角的影响最小化，从而防止在将数据记录在高密度垂直磁记录介质上的过程中的磁通量泄漏或将其最小化。
本发明还提供了一种具有可改善垂直磁记录头的特征的因素的记录介质。
根据本发明的一方面，提供了一种垂直磁记录头，其包括：主极，其下端具有预定的宽度t1；返回极，其上端与主极连接，而其下端与主极的下端隔开预定的间隙g1；子轭(sub yoke)，其下端从主极的下端在向上的方向上凹进预定的深度d1；线圈，缠绕在主极和子轭的周围；磁屏蔽层；读取器件，位于磁屏蔽层之间，其中，凹进深度d1与宽度t1之比(d1/t1)小于或等于6。
间隙g1与宽度t1之比(g1/t1)可小于或等于0.3。宽度t1可满足下式：t2/t1≤0.3，其中，t2为记录介质中的第一磁层的厚度，第一磁层、中间层和在其上记录数据的第二磁层在记录介质中顺序地成层。
间隙g1可满足下式：t2/g1≤0.6，其中，t2为记录介质中的第一磁层的厚度，第一磁层、中间层和在其上记录数据的第二磁层在记录介质中顺序地成层。
根据本发明的另一方面，提供了一种垂直磁记录头，其包括：主极，其下端具有预定的宽度t1；返回极，其上端与主极连接，而其下端与主极的下端隔开预定的间隙g1；子轭，其下端从主极的下端在向上的方向上凹进预定的深度d1；线圈，缠绕在主极和子轭的周围；磁屏蔽层；读取器件，位于磁屏蔽层之间，其中，宽度t1满足下式：t2/t1≤0.3，其中，t2为记录介质中的第一磁层的厚度，第一磁层、中间层和在其上记录数据的第二磁层在记录介质中顺序地成层。
厚度t2与间隙g1之比(t2/g1)可小于或等于0.6。间隙g1与宽度t1之比(g1/t1)可小于或等于0.3。
根据本发明的另一方面，提供了一种利用具有主极和返回极的垂直磁记录头来将数据记录在其上的记录介质，该介质包括：第一磁层；中间层，形成在第一磁层上；第二磁层，在其上记录数据，并形成在中间层上，其中，第一磁层的厚度t2满足下式：t2/t1≤0.3，其中，t1为主极下端的宽度。
厚度t2可满足下式：t2/g1≤0.6，其中，g1是主极下端和返回极下端之间的间隙。
根据本发明，与现有技术相比，主极和返回极之间的磁场梯度较大。因而，通过利用根据本发明的垂直磁记录头，可防止由于斜交角影响造成的磁通量泄漏或将其最小化。因此，可将期望的数据仅记录在记录介质的被选择的轨道上，即使将不期望的数据记录在未被选择的轨道上，也可使其影响最小化。
                             附图说明
通过参照附图来详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其他特点和优点将会变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明实施例的垂直磁记录头的磁心部分和记录介质的剖视图；
图2至图4是示出根据图1中示出的垂直磁记录头的说明书由主极产生的磁场的梯度变化的仿真结果的曲线图。
                           具体实施方式
现在，将参照附图来更充分地描述根据本发明实施例的垂直磁记录头(以下称磁头)。为了说明书的清晰起见，夸大了区域或层的厚度。
图1是根据本发明实施例的磁头的磁心部分和记录介质44的剖视图。
参照图1，磁头包括记录模块100和读取模块200，其中，记录模块100被用来将数据记录在记录介质44上，读取模块200被用来读取记录在记录介质44上的数据。
记录模块100包括主极P1、返回极P2、子轭40和线圈C。返回极P2和子轭40可由相同的材料例如NiFe制成，但是不同的组分比具有不同的矫顽力Bs。主极P1可由NiFe、NiFeTa、CoFe或CoFeTa制成。主极P1和返回极P2被直接用来将数据记录在记录介质44上。子轭40使在将数据记录在记录介质44的被选择的区域上的过程中产生的磁场集中。主极P1具有预定的宽度t1。返回极P2位于主极P1的一侧，而子轭40位于主极P1的另一侧。子轭40附于主极P1。子轭40从主极P1的下端在向上的方向上凹进预定的深度d1。即，与主极P1的下端相比，子轭40的下端位于靠上的位置。因此，子轭40的下端和主极P1的下端之间的高度差与凹进深度d1对应。
线圈C缠绕在主极P1和子轭40的周围。在主极P1的下端和返回极P2的下端之间存在间隙g1。间隙g1延伸至主极P1的上部和返回极P2的上部，在主极P1的中间部分和返回极P2的中间部分之间存在比g1还宽的间隙g2。线圈C穿过主极P1的中间部分和返回极P2的中间部分之间的间隙g2。主极P1的上端和返回极P2的上端处于连接状态。
优选地，主极P1的宽度t1、子轭40的凹进深度d1以及主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1具有使由主极P1产生的磁场梯度最优化的值，从而防止了在将数据记录在记录介质44上的过程中将不期望的数据记录在未被选择的轨道上。公式1和公式2示出了主极P1的宽度t1、子轭40的凹进深度d1及主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1之间的关系。
d1/t1≤6                                        (1)
g1/t1≤0.3                                      (2)
当将数据记录在记录介质44上时，在主极P1的下端和返回极P2的下端之间产生记录磁场。记录磁场从主极P1的下端开始，穿过记录介质44的第二磁层44c和中间层44b，沿着记录介质44的第一磁层44a到达返回极P2的下方，再穿过中间层44b和第二磁层44c，最后到达返回极P2的下端。
读取模块200与记录模块100相邻，线圈C置于读取模块200和记录模块100之间。读取模块200包括第一磁屏蔽层S1、第二磁屏蔽层S2以及在第一磁屏蔽层S1和第二磁屏蔽层S2之间的读取器件42。第一磁屏蔽层S1和第二磁屏蔽层S2防止从预定位置读取数据时由磁性元件在被选择的轨道的所述预定位置周围产生的磁场到达所述预定位置。读取器件42例如可以是巨磁阻(GMR)器件或者是隧道式磁阻(TMR)器件。
将数据记录在记录介质44上的过程和从记录介质44读取数据的过程可被看作是磁头和记录介质44之间利用磁场进行的相互作用。记录介质44包括：中间层44b；第二磁层44c，将数据记录在其上并位于中间层44b上；第一磁层44a，由软磁材料制成并位于中间层44b的下方。即，记录介质44包括第一磁层44a和第二磁层44c，当将数据记录在记录介质44上时，由主极P1产生的磁场穿过记录介质44的第一磁层44a和第二磁层44c。因此，记录介质44的元件的厚度t2，具体的为第一磁层44a的厚度t2，与主极P1的宽度t1及主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1一起，在数据记录过程中可影响由主极p1产生的磁场。
优选地，第一磁层44a的厚度t2、主极P1的宽度t1及主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1具有满足下列公式3和公式4的值，以使由主极P1产生的磁场梯度最优化，从而防止在数据记录过程中将不期望的数据记录在记录介质44的未被选择的轨道上或将其最小化。
t2/t1≤0.3                                      (3)
t2/g1≤0.6                                      (4)
本发明人进行了在将数据记录在记录介质44上的过程中关于通过改变由于主极P1的宽度t1、子轭40的凹进深度d1、主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1以及第一磁层44a的厚度t2导致的主极P1产生的场梯度来得到的结果的仿真。
图2示出了仅当磁头的主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1和记录介质44的第一磁层44a的厚度t2改变，而磁头的其它元件和记录介质44的其它元件的值被固定为预定的值时进行的仿真结果。参照图2，第一曲线GG1示出了当磁头的主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1为40nm改变第一磁层44a的厚度t2时，磁场梯度变化的仿真结果，而第二曲线GG2示出了当间隙g1为100nm时的仿真结果。
对比图2中的第一曲线GG1和第二曲线GG2，在记录介质44的第一磁层44a的厚度t2小于60nm的情况下，间隙g1为40nm时的记录磁场梯度小于间隙g1为100nm时的记录磁场梯度。当第一磁层44a的厚度t2小于60nm且间隙g1为100nm时，第一磁层44a的厚度t2与间隙g1之比(t2/g1)低于0.6(60nm/100nm)，从而满足公式4。
图2的结果证明，第一磁层44a的厚度t2与主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1之间的相互关系满足公式4时的记录磁场梯度大于厚度t2与间隙g1之间的相互关系不满足公式4时的记录磁场梯度。
因此，当磁头的间隙g1满足公式4且记录介质44满足公式4时，如果利用磁头将数据记录在记录介质44的被选择的轨道上，则可防止将不期望的数据记录在记录介质44的未被选择的轨道上或将其最小化。
图3示出了仅改变磁头的主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1和主极P1的宽度t1而磁头的其它元件和记录介质44的元件的值被固定为预定的值时的仿真结果。
参照图3，第一曲线G11示出了磁头的主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1与主极P1的宽度t1之比(g1/t1)为0.16时的仿真结果，第二曲线G22示出了该比(g1/t1)为0.2时的仿真结果，第三曲线G33示出了该比(g1/t1)为0.4时的仿真结果。
在将数据记录在记录介质44上的过程中由主极P1产生的磁场强度为0.8～1.4[T]。相互对比第一至第三曲线G11、G22和G33，当第二磁层44c的矫顽力为4,000～5,000[Oe]时，该比(g1/t1)为0.16时由主极P1产生的磁场梯度与该比(g1/t1)为0.2时的场梯度几乎相同，而大于该比(g1/t1)为0.4时的场梯度。图3的结果证明，如果磁头的主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1与主极P1的宽度t1满足公式2，则可提高在数据记录过程中由主极P1的下端产生的场梯度。
因此，当磁头具有宽度t1、凹进深度d1和间隙g1满足公式2的结构时，利用该磁头也可将期望的数据仅记录在记录介质44的被选择的轨道上，因而可防止将不期望的数据记录在记录介质44的未被选择的轨道上或将其最小化。
图4示出了仅改变磁头的主极P1的宽度t1和子轭40的深度d1而磁头的其它元件和记录介质44的元件的值被固定为预定的值时测定记录磁场梯度的变化而进行的仿真结果。图4的水平轴表示子轭40的深度d1与主极P1的宽度t1之比(d1/t1)。
参照图4中的曲线，该比(d1/t1)低于6时的磁场梯度大于该比(d1/t1)超过6时的磁场梯度。这个结果证明，即使当磁头仅具有宽度t1、凹进深度d1和间隙g1满足公式1的结构时，在将数据记录在记录介质44上的过程中也可防止将不期望的数据记录在未被选择的轨道上或将其最小化。
就上述结果而论，虽然没有进行公式3的仿真，但是要明白，利用具有上述变量满足公式3的结构的磁头将期望的数据可仅记录在记录介质44的被选择的轨道上存在着很大的可能性。
如上所述，由于利用根据本发明实施例的磁头通过将记录磁场集中在记录介质的被选择的轨道上可提高记录磁场梯度，所以在数据记录过程中可防止由于斜交角影响导致的将不期望的数据记录在被选择的轨道之外的轨道上或将其最小化。
虽然已经参照本发明的优选实施例具体地示出和描述了本发明，但是上面的描述不应被认为来限制本发明。例如，本领域的技术人员要明白，当本发明的磁头中的主极P1的下端和返回极P2的下端之间的间隙g1、子轭40的凹进深度d1及主极P1的宽度t1固定时，可改变磁头的其它部分的值，或者也可改变其它部分的值。此外，对于具有与图1中示出的本发明的磁头结构不同的垂直磁记录头，可类推与公式1至公式4相似的公式。此外，主极P1、返回极P2和子轭40可由与NiFe不同的磁性材料制成，并可改变公式1至公式4中的常数值。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述来限定，而是由权利要求书来限定，并且该范围之内的所有差异将被解释为被包含在本发明中。

Claims (13)

1、一种垂直磁记录头，包括：
主极，其下端具有预定的宽度t1；
返回极，其上端与所述主极连接，而其下端与所述主极的下端隔开预定的间隙g1；
子轭，其下端从所述主极的下端在向上的方向上凹进预定的深度d1；
线圈，缠绕在所述主极和所述子轭的周围；
磁屏蔽层；
读取器件，位于所述磁屏蔽层之间，
其中，所述凹进深度d1与所述宽度t1之比d1/t1小于或等于6。
2、如权利要求1所述的垂直磁记录头，其中，所述间隙g1与所述宽度t1之比g1/t1小于或等于0.3。
3、如权利要求1所述的垂直磁记录头，其中，所述宽度t1满足下式：t2/t1≤0.3，其中，t2为记录介质中的第一磁层的厚度，所述第一磁层、中间层和在其上记录数据的第二磁层在所述记录介质中顺序地成层。
4、如权利要求1所述的垂直磁记录头，其中，所述间隙g1满足下式：t2/g1≤0.6，其中，t2为记录介质中的第一磁层的厚度，所述第一磁层、中间层和在其上记录数据的第二磁层在所述记录介质中顺序地成层。
5、如权利要求3所述的垂直磁记录头，其中，所述第一磁层的厚度t2与所述间隙g1之比t2/g1小于或等于0.6。
6、如权利要求2所述的垂直磁记录头，其中，所述宽度t1满足下式：t2/t1≤0.3，其中，t2为记录介质中的第一磁层的厚度，所述第一磁层、中间层和在其上记录数据的第二磁层在所述记录介质中顺序地成层。
7、如权利要求2所述的垂直磁记录头，其中，所述间隙g1满足下式：t2/g1≤0.6，其中，t2为记录介质中的第一磁层的厚度，所述第一磁层、中间层和在其上记录数据的第二磁层在所述记录介质中顺序地成层。
8、一种垂直磁记录头，包括：
主极，其下端具有预定的宽度t1；
返回极，其上端与所述主极连接，而其下端与所述主极的下端隔开预定的间隙g1；
子轭，其下端从所述主极的下端在向上的方向上凹进预定的深度d1；
线圈，缠绕在所述主极和所述子轭的周围；
磁屏蔽层；
读取器件，位于所述磁屏蔽层之间，
其中，所述宽度t1满足下式：t2/t1≤0.3，其中，t2为记录介质中的第一磁层的厚度，所述第一磁层、中间层和在其上记录数据的第二磁层在记录介质中顺序地成层。
9、如权利要求8所述的垂直磁记录头，其中，所述厚度t2与所述间隙g1之比t2/g1小于或等于0.6。
10、如权利要求8所述的垂直磁记录头，其中，所述间隙g1与所述宽度t1之比g1/t1小于或等于0.3。
11、如权利要求9所述的垂直磁记录头，其中，所述间隙g1与所述宽度t1之比g1/t1小于或等于0.3。
12、一种利用具有主极和返回极的垂直磁记录头来将数据记录在其上的记录介质，所述介质包括：
第一磁层；
中间层，形成在所述第一磁层上；
第二磁层，在其上记录数据，并形成在所述中间层上，
其中，所述第一磁层的厚度t2满足下式：t2/t1≤0.3，其中，t1为所述主极的下端的宽度。
13、如权利要求12所述的介质，其中，所述厚度t2可满足下式：t2/g1≤0.6，其中，g1是所述主极的下端和所述返回极的下端之间的间隙。
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