DE102016000263A1

DE102016000263A1 - Magnetkopf, ausgestattet mit einem Spin-Drehmoment-Oszillator mit niedriger Ansteuerspannung für mikrowellenunterstützte Magnetaufzeichnung

Info

Publication number: DE102016000263A1
Application number: DE102016000263.8A
Authority: DE
Inventors: Katsuro Watanabe; Kenji Sugiura; Yuta Udo
Original assignee: HGST Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2016-07-14
Also published as: US9202484B1; GB2569937A; IE20160006A1; CN105788613A; GB201600199D0

Abstract

Hierin offenbarte Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen einen MAMR-Kopf. Der MAMR-Kopf umfasst einen STO. Der STO weist eine erste Oberfläche an einer einem Medium zugewandten Oberfläche auf, und ein Abschnitt der ersten Oberfläche weist eine trapezförmige Form auf. Mit dieser Konfiguration stellen die spitzen Winkel des trapezförmigen Abschnitts eine größere Breite des STO an der dem Medium zugewandten Oberfläche bereit, was den Hauptpol vor Überätzung während der Herstellung des STO schützt. Zusätzlich dazu sind die spitzen Winkel des trapezförmigen Abschnitts der ersten Oberfläche groß genug, um eine niedrige Ansteuerspannung des STO beizubehalten, und statten den MAMR-Kopf mit einer langen Betriebslebensdauer und höherer Zuverlässigkeit aus.

Description

HINTERGRUND
Fachgebiet
Hierin offenbarte Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen eine Magnetplattenvorrichtung, die einen Kopf für mikrowellenunterstützte Magnetaufzeichnung (MAMR) einsetzt.
Beschreibung des Stands der Technik
In den letzten Jahren wurde MAMR als ein Aufzeichnungsverfahren erforscht, um die Flächendichte einer Magnet-Lese-/Schreibvorrichtung wie etwa eines Festplattenlaufwerks (HDD) zu verbessern. MAMR-aktivierte Magnetaufzeichnungsköpfe verwenden einen Spin-Drehmoment-Oszillator (STO) zum Erzeugen einer Mikrowelle (Hochfrequenz-Magnetwechselfeld). Wenn das Magnetfeld vom Schreibkopf angelegt wird und Strom zum STO geleitet wird, oszilliert der STO und kann dem Medium ein Magnetwechselfeld bereitstellen. Das Magnetwechselfeld kann die Koerzitivkraft des Aufzeichnungsmediums verringern, weshalb eine Aufzeichnung hoher Qualität durch MAMR erreicht werden kann. Typischerweise umfasst der STO eine Spinpolarisationsschicht (SPL) zum Übertragen des spinpolarisierten Drehmoments, eine Felderzeugungsschicht (FGL) zum Erzeugen des Magnetwechselfelds und eine Zwischenschicht, die zwischen der SPL und der FGL angeordnet ist.
Um eine höhere Flächendichte und eine längere Betriebslebensdauer zu erreichen, wird eine verbesserte STO-Struktur benötigt.
ZUSAMMENFASSUNG
Hierin offenbarte Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen einen MAMR-Kopf. Der MAMR-Kopf umfasst einen STO. Der STO weist eine erste Oberfläche an einer einem Medium zugewandten Oberfläche auf, und ein Abschnitt der ersten Oberfläche weist eine trapezförmige Form auf. Mit dieser Konfiguration stellen die spitzen Winkel des trapezförmigen Abschnitts eine größere Breite des STO an der dem Medium zugewandten Oberfläche bereit, was den Hauptpol vor Überätzung während der Herstellung des STO schützt. Zusätzlich dazu sind die spitzen Winkel des trapezförmigen Abschnitts der ersten Oberfläche groß genug, um eine niedrige Ansteuerspannung des STO beizubehalten, und statten den MAMR-Kopf mit einer langen Betriebslebensdauer und höherer Zuverlässigkeit aus.
In einer Ausführungsform umfasst ein MAMR-Kopf einen Hauptpol und einen STO. Der STO umfasst eine erste Oberfläche an einer dem Medium zugewandten Oberfläche, die erste Oberfläche weist einen an den Hauptpol angrenzenden ersten Abschnitt auf und der erste Abschnitt weist eine trapezförmige Form auf.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein MAMR-Kopf einen Hauptpol und einen STO. Der STO umfasst eine erste Oberfläche an einer dem Medium zugewandten Oberfläche und eine an die erste Oberfläche angrenzende zweite Oberfläche, wobei die zweite Oberfläche auf dem Hauptpol angeordnet ist. Der STO umfasst ferner eine an die erste Oberfläche angrenzende dritte Oberfläche, und die zweite Oberfläche und die dritte Oberfläche bilden einen ersten spitzen Winkel. Der STO umfasst ferner eine an die erste Oberfläche angrenzende vierte Oberfläche, und die zweite Oberfläche und die vierte Oberfläche bilden einen zweiten spitzen Winkel.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein HDD ein Magnetmedium, einen Magnetlesekopf und einen Magnetschreibkopf. Der Magnetlesekopf und der Magnetschreibkopf umfassen eine dem Medium zugewandte Oberfläche, und der Magnetschreibkopf umfasst ferner einen STO. Der STO weist eine erste Oberfläche an einer dem Medium zugewandten Oberfläche auf, die erste Oberfläche weist einen an den Hauptpol angrenzenden ersten Abschnitt auf und der erste Abschnitt weist eine trapezförmige Form auf.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein gründlicheres Verständnis der Beschaffenheit der oben genannten Merkmale der Offenbarung, kann eine genauere Beschreibung der Offenbarung, die oben kurz zusammengefasst ist, durch Bezugnahme auf die Ausführungsformen erhalten werden, von denen manche in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Es gilt jedoch anzumerken, dass die beiliegenden Zeichnungen lediglich typische Ausführungsformen dieser Offenbarung veranschaulichen und daher nicht als ihren Schutzumfang einschränkend anzusehen sind, denn die Offenbarung kann weitere ebenso effektive Ausführungsformen auf jedem Gebiet, das Magnetsensoren umfasst, zulassen.
1 veranschaulicht ein Plattenlaufwerksystem gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen.
2A ist eine fragmentierte seitliche Schnittdarstellung eines MAMR-Lese-/Schreibkopfs und Magnetmediums des Plattenlaufwerksystems von 1 gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
2B ist eine fragmentierte Darstellung einer dem Medium zugewandten Oberfläche eines MAMR-Schreibkopfs des MAMR-Lese-/Schreibkopfs von 2A gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
Die 3A und 3B sind Diagramme, die die Auswirkung verschiedener Winkel für den Winkel θ darstellen.
Die 4A–4C sind fragmentierte Darstellungen einer dem Medium zugewandten Oberfläche des MAMR-Schreibkopfs von 2B gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Die 5A–5C sind fragmentierte, seitliche Schnittdarstellungen des MAMR-Schreibkopfs von 2B gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen.
Die 6A–6D sind Darstellungen einer dem Medium zugewandten Oberfläche eines STO gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Für ein besseres Verständnis wurden, wenn möglich, identische Bezugszeichen verwendet, um identische Elemente zu bezeichnen, die den Figuren gemeinsam sind. Es wird in Betracht gezogen, dass in einer Ausführungsform offenbarte Elemente auf andere Ausführungsformen vorteilhaft angewendet werden, ohne dass dies spezifisch angegeben ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird auf Ausführungsformen Bezug genommen. Es versteht sich jedoch, dass die Offenbarung nicht auf spezifische beschriebene Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr wird jegliche Kombination der folgenden Merkmale und Elemente, seien sie auf verschiedene Ausführungsformen bezogen oder nicht, in Betracht gezogen, um den beanspruchten Gegenstand zu implementieren und praktisch umzusetzen. Obwohl hierin beschriebene Ausführungsformen Vorteile gegenüber anderen möglichen Lösungen und/oder gegenüber dem Stand der Technik erreichen können, stellt ferner der Umstand, ob ein bestimmter Vorteil durch eine gegebene Ausführungsform erreicht wird oder nicht, keine Einschränkung des beanspruchten Gegenstands dar. Daher sind die folgenden Aspekte, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile lediglich veranschaulichend und werden nicht als Elemente oder Einschränkungen der beiliegenden Patentansprüche angesehen, außer wenn dies in einem Anspruch oder Ansprüchen explizit angegeben ist.
Hierin offenbarte Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen einen MAMR-Kopf. Der MAMR-Kopf umfasst einen STO. Der STO weist eine erste Oberfläche an einer dem Medium zugewandten Oberfläche auf, und ein Teil der ersten Oberfläche weist eine trapezförmige Form auf. Mit dieser Konfiguration stellen die spitzen Winkel des trapezförmigen Abschnitts eine größere Breite des STO an der dem Medium zugewandten Oberfläche bereit, was den Hauptpol vor Überätzung während der Herstellung des STO schützt. Zusätzlich dazu sind die spitzen Winkel des trapezförmigen Abschnitts der ersten Oberfläche groß genug, um eine niedrige Ansteuerspannung des STO beizubehalten, und statten den MAMR-Kopf mit einer langen Betriebslebensdauer und höherer Zuverlässigkeit aus.
1 veranschaulicht ein Plattenlaufwerk 100, das diese Offenbarung ausführt. Wie dargestellt, ist zumindest ein drehbares Magnetmedium 112 auf einer Spindel 114 gelagert und wird durch einen Plattenansteuermotor 118 gedreht. Die Magnetaufzeichnung auf jeder Platte erfolgt in Form von jeglichen passenden Muster von Datenspuren, wie etwa (nicht dargestellten) ringförmigen Muster konzentrischer Datenspuren, auf dem Magnetmedium 112.
Zumindest ein Gleiter 113 ist nahe dem Magnetmedium 112 positioniert, wobei jeder Gleiter 113 eine oder mehrere Magnetkopfanordnungen 121 lagert, die einen STO zum Anlegen eines Magnetwechselfeldes an der Medienoberfläche 122 umfassen können. Mit der Rotation des Magnetmediums bewegt sich der Gleiter 113 strahlenförmig über der Medienoberfläche 122 hinein und hinaus, sodass die Magnetkopfanordnung 121 auf verschiedene Spuren des Magnetmediums 112 zugreifen kann, wo gewünschte Daten eingeschrieben werden. Jeder Gleiter 113 ist durch eine Aufhängung 115 an einem Aktorarm 119 befestigt. Die Aufhängung 115 stellt eine leichte Federkraft bereit, die den Gleiter 113 gegen die Medienoberfläche 122 vorspannt. Jeder Aktorarm 119 ist an einem Aktormittel 127 befestigt. Das Aktormittel 127, wie in 1 dargestellt, kann ein Schwingspulenmotor (VCM) sein. Der VCM umfasst eine innerhalb eines festen Magnetfelds bewegbare Spule, wobei Richtung und Geschwindigkeit der Spulenbewegungen durch die von der Steuereinheit 129 bereitgestellten Motorstromsignale gesteuert werden.
Während des Betriebs des MAMR-aktivierten Plattenlaufwerks 100 erzeugt die Rotation des Magnetmediums 112 ein Luftvolumen zwischen dem Gleiter 113 und der Medienoberfläche 122, das eine Aufwärtskraft oder Auftrieb auf den Gleiter 113 ausübt. Das Luftvolumen gleicht somit die leichte Federkraft der Aufhängung 115 aus und lagert den Gleiter 113 weg von und leicht über der Oberfläche des Mediums 112 durch eine kleine, im Wesentlichen konstante Beabstandung während des Normalbetriebs. Das von der Magnetkopfanordnung 121 erzeugte Magnetwechselfeld senkt die Koerzitivkraft des Mediums mit hoher Koerzitivkraft, sodass die Schreibelemente der Magnetkopfanordnung 121 die Datenbits in dem Medium 112 korrekt magnetisieren können.
Die verschiedenen Bauteile des Plattenlaufwerks 100 werden im Betrieb durch von der Steuereinheit 129 erzeugte Steuersignale gesteuert, wie etwa Zugriffssteuersignale und interne Taktsignale. Typischerweise umfasst die Steuereinheit 129 Logiksteuerschaltungen, Speichermittel und einen Mikroprozessor. Die Steuereinheit 129 erzeugt Steuersignale zum Steuern verschiedener Systembetriebe wie etwa Ansteuermotorsteuersignale auf der Leitung 123 und Kopfpositions- und Suchsteuersignale auf der Leitung 128. Die Steuersignale auf der Leitung 128 stellen die gewünschten Stromprofile bereit, um den Gleiter 113 optimal zu der gewünschten Datenspur auf dem Medium 112 zu bewegen und zu positionieren. Schreib- und Lesesignale werden an die und von den Schreib- und Leseköpfen auf der Anordnung 121 mittels eines Aufzeichnungskanals 125 übertragen.
Die obige Beschreibung eines typischen Magnetplattenspeicherungssystems und die beiliegende Abbildung der 1 dienen lediglich Darstellungszwecken. Es versteht sich, dass Plattenspeicherungssysteme eine hohe Anzahl von Platten und Aktoren enthalten können und jeder Aktor eine Anzahl von Gleitern lagern kann.
2A ist eine fragmentierte seitliche Schnittdarstellung durch die Mitte eines dem Magnetmedium 112 zugewandten MAMR-Lese-/Schreibkopfs 200. Der Lese-/Schreibkopf 200 kann der in 1 beschriebenen Magnetkopfanordnung 121 entsprechen. Der Lese-/Schreibkopf 200 umfasst eine dem Medium zugewandte Oberfläche (MFS) 212, wie etwa eine Luftvolumenoberfläche (ABS), einen Magnetschreibkopf 210 und einen Magnetlesekopf 211 und ist derart montiert, dass die MFS 212 dem Magnetmedium 112 zugewandt ist. In 2A bewegt sich das Magnetmedium 112 am Schreibkopf 210 in der durch den Pfeil 232 angezeigten Richtung vorbei und der Lese-/Schreibkopf 200 bewegt sich in die durch den Pfeil 234 angezeigte Richtung.
In manchen Ausführungsformen ist der Magnetlesekopf 211 ein magnetoresistiver (MR) Lesekopf, der ein zwischen MR-Abschirmungen S1 und S2 angeordnetes MR-Abfühlelement 204 umfasst. In weiteren Ausführungsformen ist der Magnetlesekopf 211 ein Magnettunnelübergang(MTJ)-Lesekopf, der eine zwischen den MR-Abschirmungen S1 und S2 angeordnete MTJ-Abfühlvorrichtung 204 umfasst. Die Magnetfelder der angrenzenden magnetisierten Regionen im Magnetmedium 112 sind durch das MR-(oder MTJ-)Abfühlelement 204 als die aufgezeichneten Bits detektierbar.
Der Schreibkopf 210 umfasst einen Rückführpol 206, einen Hauptpol 220, eine hintere Abschirmung 240, einen zwischen dem Hauptpol 220 und der hinteren Abschirmung 240 angeordneten STO 230 und eine Spule 218, die den Hauptpol 220 anregt. Die Spule 218 kann anstatt einer in 2A dargestellten „schraubenförmigen” Struktur eine „Pfannkuchen”-Struktur aufweisen, die sich um einen hinteren Kontakt zwischen dem Hauptpol 220 und dem Rückführpol 206 windet. Ein (nicht dargestellter) hinterer Spalt und ein (nicht dargestellter) vorderer Spalt können mit dem Hauptpol in Kontakt sein und eine (nicht gezeigte) vordere Abschirmung kann mit dem vorderen Spalt in Kontakt sein. Der hintere und der vordere Spalt und die vordere Abschirmung sind in 2B detailliert beschrieben. Ein Aufzeichnungsmagnetfeld wird vom Hauptpol 220 erzeugt und die hintere Abschirmung 240 trägt dazu bei, den Magnetfeldgradienten des Hauptpols 220 steil zu machen. Der Hauptpol 220 kann ein Magnetmaterial wie etwa eine FeCo-Legierung sein. Der Hauptpol 220 kann eine hintere Oberfläche 222 umfassen, die parallel zu einer vorderen Oberfläche 242 der hinteren Abschirmung 240 sein kann, und der STO 230 kann mit der hinteren Oberfläche 222 des Hauptpols 220 und der vorderen Oberfläche 242 der hinteren Abschirmung 240 gekoppelt sein. Der Hauptpol 220 kann ein verjüngter Schreibpol (TWP) mit einer Hinterkantenverjüngungs(TET)-Konfiguration sein. Der TWP-Hauptpol 220 ist in den 5B–5C detailliert beschrieben. In einer Ausführungsform weist der Hauptpol 220 eine Sättigungsmagnetisierung (Ms) von 2,4 T und eine Dicke von etwa 300 Nanometern (nm) auf. Die hintere Abschirmung 240 kann ein Magnetmaterial wie eine NiFe-Legierung sein. In einer Ausführungsform weist die hintere Abschirmung 240 eine Ms von etwa 1,2 T auf.
2B ist eine fragmentierte Darstellung der MFS des Schreibkopfs 210 gemäß einer Ausführungsform. Von der MFS 212 aus betrachtet kann der STO 230 auf der hinteren Oberfläche 222 des Hauptpols 220 angeordnet sein und von einem hinteren Spalt 254 umgeben sein. Die hintere Abschirmung 240 kann auf dem STO 230 und dem hinteren Spalt 254 angeordnet sein, und die hintere Abschirmung 240 kann den hinteren Spalt 254 umgeben. Die vordere Oberfläche 242 der hinteren Abschirmung 240 kann in Kontakt mit dem STO 230 sein. Der Hauptpol 220 kann in Kontakt mit einem vorderen Spalt 252 sein, der mit einer vorderen Abschirmung 250 in Kontakt sein kann.
Der STO 230 kann eine Oberfläche 256 an der MFS 212 umfassen, und die Oberfläche 256 kann einen ersten Abschnitt 258 und einen zweiten Abschnitt 260 umfassen. Der erste Abschnitt 258 der Oberfläche 256 kann an den Hauptpol 220 angrenzen, und der zweite Abschnitt 260 der Oberfläche 256 kann an die hintere Abschirmung 240 angrenzen. In einer Ausführungsform ist der erste Abschnitt 258 der Oberfläche 256 an der hinteren Oberfläche 222 des Hauptpols 220 angeordnet, und die vordere Oberfläche 242 der hinteren Abschirmung 240 ist am zweiten Abschnitt 260 der Oberfläche 256 angeordnet. Der erste Abschnitt 258 kann, wie in 2B dargestellt, Trapezform aufweisen, und der trapezförmige erste Abschnitt 258 kann zwei spitze Winkel θ umfassen. Die spitzen Winkel θ können größer als etwa 38 Grad sein, beispielsweise zwischen etwa 38 Grad und etwa 85 Grad. Die Winkel θ können zwischen einer Oberfläche 262 und einer Oberfläche 264 oder 266 ausgebildet sein. Es kann sein, dass der zwischen der Oberfläche 262 und der Oberfläche 264 ausgebildete Winkel nicht gleich wie der zwischen der Oberfläche 262 und der Oberfläche 266 ausgebildete Winkel ist. Die Oberfläche 262 kann im Wesentlichen parallel zu dem in 1 beschriebenen Gleiter 113 sein. Die Oberfläche 262 kann an und in Kontakt mit der hinteren Oberfläche 222 des Hauptpols 220 angeordnet sein und an den ersten Abschnitt 258 der Oberfläche 256 angrenzen. Die Oberfläche 264 oder 266 kann an den ersten Abschnitt 258 der Oberfläche 256 angrenzen. Der STO 230 kann ferner eine Oberfläche 268, eine Oberfläche 270 und eine Oberfläche 272 umfassen. Die Oberfläche 268 oder 270 kann einen Winkel θ₁ in Bezug auf die Oberfläche 262 bilden, und der Winkel θ₁ ist größer als der Winkel θ. In einer Ausführungsform beträgt der Winkel θ₁ etwa 90 Grad und die Oberflächen 268 und 270 sind im Wesentlichen parallel zueinander. Der zweite Abschnitt 260 der Oberfläche 256 kann eine rechteckige Form aufweisen. Alternativ dazu beträgt der Winkel θ₁ weniger als 90 Grad und die Oberflächen 268 und 270 sind nicht im Wesentlichen parallel zueinander. Die Oberfläche 272 kann in Kontakt mit der vorderen Oberfläche 242 der hinteren Abschirmung 240 sein. Die Oberflächen 268, 270, 272 können alle an den zweiten Abschnitt 260 der Oberfläche 256 angrenzen. Die Oberfläche 268 kann mit der Oberfläche 264 verbunden sein, und die Oberfläche 270 kann mit der Oberfläche 266 verbunden sein. Die Oberflächen 264, 266, 268, 270 können von der MFS 212 aus betrachtet jeweils ein lineares Profil aufweisen. Alternativ dazu können die Oberflächen 264, 266, 268, 270 von der MFS 212 aus betrachtet jeweils ein gekrümmtes Profil, wie etwa ein konkaves Profil, aufweisen.
Die 3A und 3B sind Diagramme, die die Auswirkung verschiedener Grade für den Winkel θ darstellen. 3A veranschaulicht eine Beziehung zwischen einem Magnetwechselfeld und einer Spannung des STO für den Winkel θ bei verschiedenen Graden. Wie in 3A dargestellt, nimmt das Magnetwechselfeld bei einer niedrigeren Spannung des STO für größere θ-Winkel zu, und eine niedrigere Ansteuerspannung des STO führt dazu, dass ein STO eine längere Betriebslebensdauer und höhere Zuverlässigkeit aufweist. Wenn der Winkel θ 90 Grad beträgt, nimmt das Magnetwechselfeld bei der niedrigsten Spannung des STO am meisten zu verglichen mit Winkeln, die weniger als 90 Grad betragen. Wenn der Winkel θ jedoch 90 Grad beträgt, kann der Hauptpol 220 während der Herstellung des STO 230 auf dem Hauptpol 220 überätzt werden, was zu einer Verschlechterung der Schreibfähigkeit des MAMR-Schreibkopfs 210 führt. Um die Überätzung des Hauptpols 220 während der Herstellung des STO 230 zu verringern, kann der Winkel θ weniger als 90 Grad betragen. Es ist daher wünschenswert, dass der Winkel θ ein spitzer Winkel ist, der weniger als 90 Grad beträgt. 3B veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Winkel θ bei einer Magnetwechselfeld-Anfangsspannung (V_OSC steigend) und einer senkrechten magnetischen Anisotropiekonstante K_u einer SPL, die der in 2B dargestellte erste Abschnitt 258 des STO 230 ist. Wenn eine SPL eine niedrige Sättigungsmagnetisierung Ms ohne markante Verschlechterung der Spinpolarisation aufweist, beträgt der Mindestwinkel für den Winkel θ zum Beginnen der Oszillation etwa 38 Grad, wie in 3B dargestellt. Daher ist ein Winkel θ zwischen etwa 38 Grad und 90 Grad vorzuziehen. Zusätzlich dazu beginnen in einem Beispiel für den STO 230 eine SPL und eine FGL zu oszillieren, wenn der Spin-Transfer-Drehmoment-Effekt von der SPL und FGL aufeinander einwirkt. Typischerweise weist die SPL ein kleineres Produkt der Sättigungsmagnetisierung Ms und Dicke t (Ms × t) auf und sollte zuerst bei einer niedrigeren Ansteuerspannung des STO zu oszillieren beginnen. Wenn der trapezförmige erste Abschnitt 258 jedoch eine SPL ist und ein Abschnitt des zweiten Abschnitts 260 eine FGL ist, ist die Breite eines Abschnitts der SPL bei der MFS 212 größer als die Breite der FGL bei der MFS 212. Eine breitere SPL, d. h. ein kleinerer Winkel θ, erhöht die Ansteuerspannung des STO aufgrund der hervorstehenden Abschnitte der SPL, die den Spin-Transfer-Drehmoment-Effekt von der FGL nicht empfangen. Wenn der Winkel weniger als etwa 38 Grad beträgt, wäre die Ansteuerspannung des STO zu hoch, was die Betriebslebensdauer des MAMR-Kopfs beeinträchtigt. Daher kann der Winkel θ größer als etwa 38 Grad sein, beispielsweise zwischen etwa 38 Grad und etwa 85 Grad.
Die 4A–4C sind fragmentierte Darstellungen der MFS des Schreibkopfs 210 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Wie in 4A dargestellt, weist die hintere Oberfläche 222 des Hauptpols 220 eine Breite W₁ bei der MFS 212 auf, die Oberfläche 262 des STO 230, oder die Basis des trapezförmigen ersten Abschnitts 258 der Oberfläche 256, weist eine Breite W₂ bei der MFS 212 auf und der zweite Abschnitt 260 der Oberfläche 256 des STO 230, oder die Oberseite des trapezförmigen ersten Abschnitts 258, weist eine Breite W₃ bei der MFS 212 auf. Die Breite W₁ kann größer als die Breite W₂ sein, die größer als die Breite W₃ sein kann. In dieser Konfiguration besteht aufgrund des Umstandes, dass die Breite W₁ des Hauptpols 220 größer als die Breite W₃ des STO 230 ist, kein Risiko, dass ein nicht einheitliches Magnetfeld vom Hauptpol 220 am STO 230 angelegt wird. Das Risiko der Überätzung des Hauptpols 220 kann minimiert werden, indem das Ätzverfahren des STO 230 optimiert wird. Das optimierte Ätzverfahren des STO 230 kann eine kürzere Ätzdauer und auch eine dickere Resistmakse für den STO 230 auf dem Hauptpol 220 mit TET umfassen, die zu dem trapezförmigen ersten Abschnitt 258 der Oberfläche 256 angrenzend an den Hauptpol 220 führen. Wenn die Ätzdauer verringert wird, wird der Abschnitt des STO 230 mit der Breite, die größer als W₃ ist, nicht durch das Ätzverfahren entfernt, wodurch der darunter angeordnete Hauptpol 220 geschützt wird. Der Hauptpol 220 wird aufgrund des trapezförmigen ersten Abschnitts 258 nicht überätzt, was zu einer minimierten Verschlechterung der Schreibfähigkeit des MAMR-Schreibkopfs 210 führt und wodurch eine höhere Flächendichte erreicht werden kann.
Wie in 4B dargestellt, ist in einer weiteren Ausführungsform die Breite W₁ kleiner als die Breite W₂ und größer als die Breite W₃. In dieser Konfiguration besteht kein Risiko, dass ein nicht einheitliches Magnetfeld vom Hauptpol 220 am STO 230 angelegt wird, da die Breite W₁ des Hauptpols 220 wiederum größer als die Breite W₃ des STO 230 ist. Es besteht auch kein Risiko einer Überätzung des Hauptpols 220, da die Breite W₂ des STO 230 größer als die Breite W₁ des Hauptpols 220 ist. Wie in 4C dargestellt, ist in einer weiteren Ausführungsform die Breite W₁ kleiner als die Breite W₃, die kleiner als die Breite W₂ ist. In dieser Konfiguration besteht kein Risiko einer Überätzung des Hauptpols 220, da die Breite W₁ des Hauptpols 220 kleiner als die Breite W₂ des STO 230 ist. Es besteht jedoch ein Risiko, dass ein nicht einheitliches Magnetfeld vom Hauptpol 220 am STO 230 angelegt wird, da die Breite W₁ des Hauptpols 220 kleiner als die Breite W₃ des STO 230 ist. Um sowohl das Risiko des Anlegens eines nicht einheitlichen Magnetfelds vom Hauptpol 220 am STO 230 als auch das Risiko der Überätzung des Hauptpols 220 zu eliminieren oder zu reduzieren, sollte daher die Breite W₁ des Hauptpols 220 größer als die Breite W₃ des STO 230 sein. Die Breite W₁ des Hauptpols 220 kann größer oder kleiner als die Breite W₂ des STO 230 sein.
Die 5A–5C sind fragmentierte, seitliche Schnittdarstellungen des Schreibkopfs 210 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Wie in 5A dargestellt, umfasst der STO 230 die Oberfläche 256 an der MFS 212 und eine der Oberfläche 256 entgegengesetzte Oberfläche 502. Die Oberfläche 502 kann einen ersten Abschnitt 504 und einen zweiten Abschnitt 506 umfassen. Es kann sein, dass der erste Abschnitt 504 und der zweite Abschnitt 506 nicht koplanar sind. Der erste Abschnitt 504 der Oberfläche 502 kann dem ersten Abschnitt 258 der in 2B beschriebenen Oberfläche 256 entsprechen und kann einen spitzen Winkel θ₂ mit der Oberfläche 262 bilden. Der Winkel θ₂ kann jeder geeignete spitze Winkel sein. Allerdings kann es sein, dass der spitze Winkel θ₂ nicht gleich wie die in 2B beschriebenen spitzen Winkel θ ist. Der zweite Abschnitt 506 der Oberfläche 502 kann im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche 262 sein.
5B zeigt einen TWP-Hauptpol 220 mit einer TET gemäß einer Ausführungsform. Anstatt die hintere Oberfläche 222 aufzuweisen, die im Wesentlichen senkrecht zu der MFS 212 ist, umfasst der TWP-Hauptpol 220 eine verjüngte hintere Oberfläche 508, die nicht im Wesentlichen senkrecht zu der MFS 212 ist. Die hintere Abschirmung 240 kann eine verjüngte vordere Oberfläche 510 umfassen, die im Wesentlichen parallel zu der verjüngten hinteren Oberfläche 508 ist. Der STO 230 kann mit der verjüngten hinteren Oberfläche 508 des Hauptpols 220 und der verjüngten vorderen Oberfläche 510 der hinteren Abschirmung 240 gekoppelt sein. Die Oberfläche 262 des STO 230 kann an und in Kontakt mit der verjüngten hinteren Oberfläche 508 angeordnet sein. Der STO 230 kann wieder die Oberfläche 502 umfassen, die der Oberfläche 256 entgegengesetzt ist, und die Oberfläche 502 umfasst den ersten Abschnitt 504 und den zweiten Abschnitt 506. Der erste Abschnitt 504 der Oberfläche 502 kann den spitzen Winkel θ₂ mit der Oberfläche 262 bilden.
5C zeigt den TWP-Hauptpol 220 mit der TET gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie in 5C dargestellt, kann der STO 230 eine Oberfläche 512 umfassen, die der Oberfläche 256 entgegengesetzt ist, und die Oberfläche 512 kann planar sein. Die Oberfläche 512 kann im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche 262 sein. Die Oberfläche 512 kann auch im Wesentlichen senkrecht zu der verjüngten hinteren Oberfläche 508 und der verjüngten vorderen Oberfläche 510 sein. Die Oberflächen 504, 506, 512 können von der Seite betrachtet, wie in den 5A–5C dargestellt, jeweils ein lineares Profil aufweisen. Alternativ dazu können die Oberflächen 504, 506, 512 von der Seite betrachtet jeweils ein gekrümmtes Profil wie etwa ein konkaves Profil aufweisen.
Die 6A–6D sind Darstellungen der MFS des STO 230 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Wie in 6A dargestellt, kann der STO 230 eine erste Schicht 602, eine zweite Schicht 604 und eine dritte Schicht 606 umfassen. Die erste Schicht 602 kann eine SPL sein, die zweite Schicht 604 kann eine Zwischenschicht sein und die dritte Schicht 606 kann eine FGL sein. Die erste und die dritte Schicht 602, 606 können aus einem Magnetmaterial wie etwa einem Kobalt und/oder Nickel enthaltenden Material hergestellt sein. Die zweite Schicht 604 kann aus einem nichtmagnetischen Metall wie etwa Kupfer hergestellt sein. Die erste Schicht 602 kann eine Oberfläche 608 an der MFS 212 umfassen und die Oberfläche 608 kann der erste Abschnitt 258 der in 2B beschriebenen Oberfläche 256 sein. Die erste Schicht 602 kann ferner eine Oberfläche 610, eine Oberfläche 612 und eine Oberfläche 613 umfassen. Die Oberflächen 610, 612, 613 können jeweils die in 2B beschriebenen Oberflächen 264, 266, 262 sein. Die Winkel θ können zwischen der Oberfläche 613 und der Oberfläche 612 oder 610 ausgebildet sein. Wieder können die Winkel θ zwischen etwa 38 Grad und etwa 85 Grad betragen.
Die zweite Schicht 604 kann eine Oberfläche 614 an der MFS 212, eine Oberfläche 618 und eine Oberfläche 620 umfassen. Die dritte Schicht 606 kann eine Oberfläche 616 an der MFS 212, eine Oberfläche 622, eine Oberfläche 624 und eine Oberfläche 626 umfassen. Die Oberflächen 614, 616 können zusammen den zweiten Abschnitt 260 der in 2B beschriebenen Oberfläche 256 bilden. Die Oberflächen 618, 622 können zusammen die in 2B beschriebene Oberfläche 268 bilden. Die Oberflächen 620, 624 können zusammen die in 2B beschriebene Oberfläche 270 bilden. Die Oberfläche 626 kann die in 2B beschriebene Oberfläche 272 bilden. In einer Ausführungsform ist die erste Schicht 602 eine SPL und die dritte Schicht 606 eine FGL, und das Produkt der Sättigungsmagnetisierung Ms und einer Dicke t₁ (Ms × t₁) der SPL ist größer als das Produkt der Sättigungsmagnetisierung Ms und einer Dicke t₂ (Ms × t₂) der FGL. Die SPL weist möglicherweise keine spezielle magnetische Anisotropie oder senkrechte magnetische Anisotropie zur SPL-Schicht-Ebene auf. In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Schicht 602 eine FGL, die zweite Schicht 604 ist eine Zwischenschicht und die dritte Schicht 606 ist eine SPL.
6B ist eine Darstellung der MFS des STO 230 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie in 6B dargestellt, kann die STO 230 die erste Schicht 602, die zweite Schicht 604 und die dritte Schicht 606 aufweisen. Anders als die Oberflächen 610, 612, die jeweils eine lineare Dimension an der MFS 212 aufweisen, kann die erste Schicht 602 Oberflächen 630, 632 umfassen, die jeweils eine gekrümmte Dimension an der MFS 212 aufweisen. Wieder können die Winkel θ zwischen der Oberfläche 613 und der Oberfläche 630 oder 632 ausgebildet sein.
6C ist eine Darstellung der MFS des STO 230 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie in 6C dargestellt, kann der STO eine Keimlingsschicht 634 und eine Verkappungsschicht 636 umfassen. Die erste Schicht 602 kann auf der Keimlingsschicht 634 angeordnet sein, und die Keimlingsschicht 634 kann auf dem Hauptpol 220 derart angeordnet sein, dass eine Oberfläche 639 der Keimlingsschicht 634 in Kontakt mit dem Hauptpol 220 sein kann. Die Verkappungsschicht 636 kann auf der dritten Schicht 606 angeordnet sein, und die hintere Abschirmung 240 kann auf der Verkappungsschicht 636 angeordnet sein. Die Keimlingsschicht 634 kann Oberflächen 638, 640 umfassen, die im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche 639 sein können. Alternativ dazu kann die Oberfläche 638 koplanar mit der Oberfläche 612 der ersten Schicht 602 sein, und die Oberfläche 640 kann koplanar mit der Oberfläche 610 der ersten Schicht 602 sein.
6D ist eine Darstellung der MFS des STO 230 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie in 6D dargestellt, kann die erste Schicht 602 Oberflächen 610, 612 umfassen, die jeweils koplanar mit den Oberflächen 640, 638 der Keimlingsschicht 634 sind. Daher kann der Winkel θ zwischen der Oberfläche 638 oder 640 und der Oberfläche 639 ausgebildet sein. Die zweite Schicht 604 kann Oberflächen 642, 644 umfassen, die dritte Schicht 606 kann Oberflächen 646, 648 umfassen und die Verkappungsschicht 636 kann Oberflächen 650, 652 umfassen. Die Oberflächen 642, 646, 650 können koplanar sein, die Oberflächen 644, 648, 652 können koplanar sein und die koplanare Oberfläche der Oberflächen 642, 646, 650 sind möglicherweise nicht im Wesentlichen parallel mit der koplanaren Oberfläche der Oberflächen 644, 648, 652. Die erste Schicht 602 kann ferner eine Oberfläche 641 umfassen, die im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche 639 ist, und der spitze Winkel θ₁ kann zwischen der Oberfläche 642 oder 644 und der Oberfläche 641 ausgebildet sein. Wieder kann der spitze Winkel θ₁ größer als der Winkel θ sein.
Zusammenfassend wird ein MAMR-aktivierter Magnetkopf offenbart. Der MAMR-Kopf umfasst einen zwischen einem Hauptpol und einer hinteren Abschirmung angeordneten STO. Der STO weist eine erste Oberfläche an einer dem Medium zugewandten Oberfläche auf, und ein Abschnitt der an den Hauptpol angrenzenden ersten Oberfläche weist eine trapezförmige Form auf. Mit dieser Konfiguration wird der Hauptpol während der Herstellung nicht überätzt, was die Verschlechterung der Schreibfähigkeit reduziert und die Flächendichte erhöht. Zusätzlich dazu behalten die spitzen Winkel des trapezförmigen Abschnitts eine niedrige Ansteuerspannung des STO bei und statten den MAMR-Kopf mit einer langen Betriebslebensdauer und höherer Zuverlässigkeit aus.
Obwohl das Vorangegangene Ausführungsformen der Offenbarung betrifft, können andere und weitere Ausführungsformen entwickelt werden, ohne vom grundsätzlichen Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen, und der Schutzumfang der Offenbarung wird durch die folgenden Patentansprüche bestimmt.

Claims

Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf, umfassend: einen Hauptpol; und einen Spin-Drehmoment-Oszillator, worin der Spin-Drehmoment-Oszillator Folgendes umfasst: eine erste Oberfläche an einer einem Medium zugewandten Oberfläche, worin die erste Oberfläche einen an den Hauptpol angrenzenden ersten Abschnitt aufweist und worin der erste Abschnitt eine trapezförmige Form aufweist.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, ferner umfassend eine hintere Abschirmung, worin der Spin-Drehmoment-Oszillator zwischen dem Hauptpol und der hinteren Abschirmung angeordnet ist.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 2, worin die erste Oberfläche des Spin-Drehmoment-Oszillators ferner einen zweiten Abschnitt umfasst und worin der zweite Abschnitt an die hintere Abschirmung angrenzend angeordnet ist.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 3, worin der Hauptpol eine Oberfläche umfasst, die in Kontakt mit dem Spin-Drehmoment-Oszillator ist, die Oberfläche des Hauptpols eine Breite an der dem Medium zugewandten Oberfläche aufweist und die Breite der Oberfläche des Hauptpols größer als die Breite des zweiten Abschnitts der ersten Oberfläche des Spin-Drehmoment-Oszillators an der dem Medium zugewandten Oberfläche ist.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 4, worin die Breite der Oberfläche des Hauptpols größer als eine Breite einer Basis des trapezförmigen ersten Abschnitts des Spin-Drehmoment-Oszillators an der denn Medium zugewandten Oberfläche ist.
Mikrowellenunterstützer Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 4, worin die Breite der Oberfläche des Hauptpols kleiner als eine Breite einer Basis des trapezförmigen ersten Abschnitts des Spin-Drehmoment-Oszillators an der dem Medium zugewandten Oberfläche ist.
Mikrowellenunterstützer Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 1, worin der erste Abschnitt zwei spitze Winkel umfasst.
Mikrowellenunterstützer Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 7, worin die spitzen Winkel jeweils zwischen etwa 38 Grad und etwa 85 Grad betragen.
Mikrowelleunterstützter Magnetaufzeichnungskopf, umfassend: einen Hauptpol; und einen Spin-Drehmoment-Oszillator, worin der Spin-Drehmoment-Oszillator Folgendes umfasst: eine erste Oberfläche an einer dem Medium zugewandten Oberfläche; eine an die erste Oberfläche angrenzende zweite Oberfläche, worin die zweite Oberfläche auf dem Hauptpol angeordnet ist; eine an die erste Oberfläche angrenzende dritte Oberfläche, worin die zweite Oberfläche und die dritte Oberfläche einen ersten spitzen Winkel bilden; und eine an die erste Oberfläche angrenzende vierte Oberfläche, worin die zweite Oberfläche und die vierte Oberfläche einen zweiten spitzen Winkel bilden.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 9, worin der erste spitze Winkel und der zweite spitze Winkel jeweils zwischen etwa 38 Grad und etwa 85 Grad betragen.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 9, worin der Spin-Drehmoment-Oszillator ferner eine fünfte Oberfläche umfasst, worin die fünfte Oberfläche der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 11, worin die zweite Oberfläche und die fünfte Oberfläche einen spitzen Winkel bilden.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 11, worin die fünfte Oberfläche im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Oberfläche ist.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 9, worin der Spin-Drehmoment-Oszillator eine Spinpolarisationsschicht, eine Felderzeugungsschicht und eine Zwischenschicht umfasst, die zwischen der Spinpolarisationsschicht und der Felderzeugungsschicht angeordnet ist.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 14, worin die Spinpolarisationsschicht die zweiten, dritten und vierten Oberflächen umfasst.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 14, worin die Felderzeugungsschicht die zweiten, dritten und vierten Oberflächen umfasst.
Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungskopf nach Anspruch 9, worin die dritten und vierten Oberflächen jeweils eine gekrümmte Dimension an der dem Medium zugewandten Oberfläche aufweisen.
Festplattenlaufwerk, umfassend: ein Magnetmedium; einen Magnetlesekopf, und einen Magnetschreibkopf, worin der Magnetlesekopf und der Magnetschreibkopf eine dem Medium zugewandte Oberfläche aufweisen und der Magnetschreibkopf ferner einen Spin-Drehmoment-Oszillator umfasst, worin der Spin-Drehmoment-Oszillator Folgendes aufweist: eine erste Oberfläche an der dem Medium zugewandten Oberfläche, worin die erste Oberfläche einen an den Hauptpol angrenzenden ersten Abschnitt aufweist und worin der erste Abschnitt eine trapezförmige Form aufweist.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 18, worin der erste Abschnitt zwei spitze Winkel umfasst.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 19, worin die spitzen Winkel jeweils zwischen 38 Grad und 85 Grad betragen.