DE102016002605A1

DE102016002605A1 - Nahfeldwandler mit kompositorisch abgestuftem Material für wärmeunterstützte magnetische Aufzeichnung

Info

Publication number: DE102016002605A1
Application number: DE102016002605.7A
Authority: DE
Inventors: Takuya Matsumoto; Vijay Prakash Singh Rawat
Original assignee: HGST Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2016-09-08
Also published as: CN105938717A; GB2537969A; GB201603604D0; US9202481B1; US20160351208A1; IE20160068A1

Abstract

Die hierin offenbarten Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf einen HAMR-Kopf. Der HAMR-Kopf weist einen Hauptpol, einen Wellenleiter und einen NFT auf, der zwischen dem Hauptpol und dem Wellenleiter angeordnet ist. Der NFT weist eine Antenne auf, und die Antenne besteht aus einer Verbindung, die eine Zusammensetzung hat, die aufgrund der Position innerhalb der Antenne variiert. In einer Ausführungsform hat die Antenne eine Oberfläche an einer Medium zugewandten Oberfläche (MFS) und die Oberfläche hat eine Spitze, und die Zusammensetzung der Verbindung variiert von der Spitze in einer wegführenden Richtung von der Spitze. Die Spitze hat die höchste Temperatur während des Betriebs des HAMR-Kopfes, und eine Zusammensetzung, die an der Spitze thermisch stabil ist, hilft, höhere Zuverlässigkeit zu erreichen.

Description

HINTERGRUND
Feld
Die hierin offenbarten Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf eine Magnetplattenvorrichtung, die einen wärmeunterstützten magnetischen Aufzeichnungskopf (Heat Assisted Magnetic Recording = HAMR) verwendet.
Beschreibung des Standes der Technik
In einer Magnetplattenvorrichtung, die einen HAMR-Kopf verwendet, kann ein Nahfeldwandler (Near-Field Transducer = NFT) benutzt werden, um magnetische Medien mit hoher Koerzitivfeldstärke während der Aufzeichnung örtlich zu wärmen, um die Koerzitivfeldstärke des örtlich begrenzten Bereichs zu senken. In der Regel wird Gold als NFT-Material verwendet, um eine hohe optische Effizienz zu erreichen, aber der Schmelzpunkt von Gold ist niedrig, und die Verformung des NFT ist ein Problem, wenn der NFT über einen langen Zeitraum erhitzt wird. Die NFT-Temperatur ist besonders hoch in der Nähe der Stelle, wo das optische Nahfeld erzeugt wird, und die maximale Temperatur mehr als 150 Grad Celsius über der Betriebstemperatur der Magnetplattenvorrichtung erreicht. Wenn die NFT-Temperatur mehr als 150 Grad Celsius über der Betriebstemperatur der Magnetplattenvorrichtung liegt, wird die atomare Diffusion von Goldatomen via Oberfläche, Korngrenze oder Gitter deutlich erhöht, was zur Verformung des NFT führt.
Eine Lösung liegt in der Verwendung einer Legierung für das NFT-Material, die bei höheren Temperaturen stabiler ist. Die Verwendung der Legierung erhöht jedoch die NFT-Temperatur während des Betriebs aus zwei Gründen: 1) der Imaginärteil der Dielektrizitätskonstante ist groß, und mehr Licht wird durch den NFT absorbiert, und 2) die Wärmeleitfähigkeit des NFT wird aufgrund von Phononenstreuung durch Dotandatome abgesenkt und der Wärmefluss wird innerhalb des NFT reduziert. Wenn der Anstieg der NFT-Temperatur zu hoch ist, kann der Vorteil der Verwendung der Legierung unterdrückt werden.
Daher besteht in der Technik die Notwendigkeit für einen verbesserten HAMR-Kopf.
KURZDARSTELLUNG
Die hierin offenbarten Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf einen HAMR-Kopf. Der HAMR-Kopf weist einen Hauptpol, einen Wellenleiter und einen NFT auf, der zwischen dem Hauptpol und dem Wellenleiter angeordnet ist. Der NFT weist eine Antenne auf, und die Antenne besteht aus einer Verbindung, die eine Zusammensetzung hat, die aufgrund der Position innerhalb der Antenne variiert. In einer Ausführungsform hat die Antenne eine Oberfläche an einer Medium zugewandten Oberfläche (Media Facing Surface = MFS) und die Oberfläche hat eine Spitze, und die Zusammensetzung der Verbindung variiert von der Spitze in einer wegführenden Richtung von der Spitze. Die Spitze hat die höchste Temperatur während des Betriebs des HAMR-Kopfes, und eine Zusammensetzung, die an der Spitze thermisch stabil ist, hilft, höhere Zuverlässigkeit zu erreichen.
In einer Ausführungsform weist ein HAMR-Kopf einen Hauptpol, einen Wellenleiter und einen NFT, der zwischen dem Hauptpol und dem Wellenleiter angeordnet ist, auf. Der NFT weist eine Antenne auf, und die Antenne weist eine erste Oberfläche an einer MFS auf. Die erste Oberfläche hat eine Spitze. Die Antenne weist eine Verbindung mit einer Zusammensetzung auf, die von der Spitze in einer wegführenden Richtung von der Spitze variiert.
In eine weiteren Ausführungsform weist ein HAMR-Kopf einen Hauptpol, einen Wellenleiter und einen NFT, der zwischen dem Hauptpol und dem Wellenleiter angeordnet ist, auf. Der NFT weist eine Antenne auf, und die Antenne weist eine erste Oberfläche an einer MFS, eine zweite dem Wellenleiter zugewandte Oberfläche und eine dritte Oberfläche, die die erste und zweite Oberfläche verbindet, auf. Die Antenne weist eine Verbindung mit einer Zusammensetzung auf, die von der dritten Oberfläche in eine Richtung variiert, die im Wesentlichen senkrecht zur dritten Oberfläche ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist ein Festplattenlaufwerk ein magnetisches Medium, einen magnetischen Lesekopf und einen magnetischen HAMR-Schreibkopf auf, der einen Hauptpol, einen Wellenleiter und einen NFT aufweist, der zwischen dem Hauptpol und dem Wellenleiter angeordnet ist. Der NFT weist eine Antenne auf, und die Antenne weist eine erste Oberfläche an einer MFS auf. Die erste Oberfläche hat eine Spitze. Die Antenne weist eine Verbindung mit einer Zusammensetzung auf, die von der Spitze in einer wegführenden Richtung von der Spitze variiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
So dass die Art und Weise, in der die oben wiedergegeben Merkmale der Offenbarung im Detail verstanden werden kann, kann auf eine ausführlichere Beschreibung der Offenbarung, oben kurz zusammengefasst, unter Bezugnahme auf Ausführungsformen, von denen einige in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, zurückgegriffen werden. Es ist jedoch anzumerken, dass die beigefügten Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Offenbarung veranschaulichen und daher nicht als Begrenzung des Anwendungsbereichs zu sehen sind, weil die Offenbarung auch andere ebenso wirksame Ausführungsformen in allen Bereichen mit Magnetsensoren zulassen kann.
1A und 1B veranschaulichen ein Plattenlaufwerksystem nach den hierin beschriebenen Ausführungsformen.
2A und 2B veranschaulichen einen magnetischen HAMR-Schreibkopf nach einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
3 ist eine fragmentierte Querschnitt-Seitenansicht des magnetischen HAMR-Kopfes nach einer Ausführungsform.
4 ist eine fragmentierte Querschnitt-Seitenansicht des magnetischen HAMR-Kopfes nach einer Ausführungsform.
5A ☐ 5D sind Diagramme, die die Beziehungen zwischen Atomprozent eines Zusatzstoffes in einem grundlegenden Material und Lage und Wirkungen der verschiedenen Atomprozente des Zusatzstoffes im grundlegenden Material nach verschiedenen Ausführungsformen zeigen.
6A–6D sind Diagramme, die eine Verteilung des Zusatzstoffes nach verschiedenen Ausführungsformen zeigen.
7A–7D veranschaulichen eine Antenne, die eine Zusammensetzung mit mehr als einem Zusatzstoff nach verschiedenen Ausführungsformen aufweist.
8A–8C veranschaulichen eine Antenne, die eine Zusammensetzung mit mehr als einem Zusatzstoff nach verschiedenen Ausführungsformen aufweist.
9A–9C sind eine fragmentierte Querschnittansicht des magnetischen HAMR-Kopfes nach verschiedenen Ausführungsformen.
Figuren 10A–10C veranschaulichen, wie der Zusatzstoff in das grundlegende Material nach verschiedenen Ausführungsformen eingebunden ist.
Um das Verständnis zu erleichtern, sind, soweit möglich, identische Bezugsziffern verwendet worden, um identische Elemente zu kennzeichnen, die für sämtliche Figuren identisch sind. Es ist beabsichtigt, dass Elemente, die in einer Ausführungsform offenbart sind, nutzbringend bei anderen Ausführungsformen ohne spezifische Aufzählung genutzt werden können.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird auf Ausführungsformen Bezug genommen. Es sei jedoch klargestellt, dass die Offenbarung nicht auf bestimmte beschriebene Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen wird jede beliebige Kombination der folgenden Merkmale und Elemente, auch wenn diese mit verschiedenen Ausführungsformen im Zusammenhang steht, als Verwirklichung und praktische Umsetzung des beanspruchten Gegenstands betrachtet. Außerdem, obwohl hierin beschriebene Ausführungsformen Vorteile über andere Lösungsmöglichkeiten bzw. über den Stand der Technik erreichen können, ist die Tatsache, inwieweit ein besonderer Vorteil realisiert wurde, kein einschränkender Faktor des beanspruchten Gegenstands. Daher dienen die folgenden Aspekte, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile lediglich der Veranschaulichung und gelten nicht als Elemente oder Einschränkungen der angefügten Ansprüche, außer sie sind ausdrücklich in einem Anspruch oder in Ansprüchen aufgeführt.
Die hierin offenbarten Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf einen HAMR-Kopf. Der HAMR-Kopf weist einen Hauptpol, einen Wellenleiter und einen NFT auf, der zwischen dem Hauptpol und dem Wellenleiter angeordnet ist. Der NFT weist eine Antenne auf, und die Antenne besteht aus einer Verbindung, die eine Zusammensetzung hat, die aufgrund der Position innerhalb der Antenne variiert. In einer Ausführungsform hat die Antenne eine Oberfläche an einer MFS, und die Oberfläche hat eine Spitze und die Zusammensetzung der Verbindung variiert von der Spitze in einer wegführenden Richtung von der Spitze. Die Spitze hat die höchste Temperatur während des Betriebs des HAMR-Kopfes, und eine Zusammensetzung, die an der Spitze thermisch stabil ist, hilft, höhere Zuverlässigkeit zu erreichen.
1A veranschaulicht ein Plattenlaufwerk 100, das diese Offenbarung verkörpert. Wie gezeigt wird, ist mindestens ein drehbares magnetisches Medium 112 auf einer Spindel 114 gelagert und wird durch einen Plattenantriebsmotor 118 gedreht. Die magnetische Aufzeichnung auf jedem Medium ist in Form von jeglichen geeigneten Muster von Datenspuren, wie beispielsweise ringförmige Muster von konzentrischen Datenspuren (nicht gezeigt) auf dem magnetischen Medium 112.
Mindestens ein Gleiter 113 ist in der Nähe des magnetischen Mediums 112 positioniert, wobei jeder Gleiter 113 eine oder mehrere Magnetkopfanordnungen 121 stützt, die eine Strahlungsquelle aufweisen können (z. B. ein Laser oder LED) für das Erwärmen der Medienoberfläche 122. Während sich das magnetische Medium 112 dreht, bewegt sich der Gleiter 113 radial nach innen und außen über die Medienoberfläche 122, derart, dass die Magnetkopfanordnung 121 auf verschiedene Spuren des magnetischen Mediums 112 zugreifen kann, um Aufzeichnungsdaten zu lesen oder aufzuzeichnen. Jeder Gleiter 113 ist an einem Aktorarm 119 über eine Aufhängung 115 angebracht. Die Aufhängung 115 liefert eine leichte Federkraft, die den Gleiter 113 in Richtung der Medienoberfläche 122 spannt. Jeder Aktorarm 119 ist an eine Aktorvorrichtung 127 befestigt. Die Aktorvorrichtung 127, wie in 1A gezeigt, kann ein Schwingspulenmotor (Voice Coil Motor = VCM) sein. Der VCM weist eine Spule auf, die innerhalb eines festen Magnetfeldes beweglich ist, wobei die Richtung und Geschwindigkeit der Spulenbewegungen durch die Moqtorstromsignale, die von der Steuereinheit 129 geliefert werden, gesteuert werden.
Während des Betriebs eines HAMR aktivierten Plattenlaufwerks 100 erzeugt die Drehung des magnetischen Mediums 112 ein Luftlager zwischen dem Gleiter 113 und der Medienoberfläche 122, die auf den Gleiter 113 eine Aufwärtskraft oder Auftrieb ausübt. Das Luftlager gleicht somit die leichte Federkraft der Aufhängung 115 aus und stützt den Gleiter 113 etwas über der Oberfläche des Mediums 112 bei einem kleinen, im Wesentlichen konstanten Abstand während des normalen Betriebs. Die Strahlungsquelle erwärmt das hochkoerzitive Medium, derart, dass die Schreibelemente der Magnetkopfanordnung 121 die Datenbits in den Medien korrekt magnetisieren können.
Die verschiedenen Komponenten des Plattenlaufwerks 100 werden im Betrieb durch Steuersignale, wie Zugriffssteuersignale und interne Taktsignale, von der Steuereinheit 129 gesteuert. In der Regel weist die Steuereinheit 129 Logiksteuerschaltungen, Speichermittel und einen Mikroprozessor auf. Die Steuereinheit 129 erzeugt Steuersignale, um verschiedene Systemoperationen zu steuern, wie Antriebsmotorsteuersignale auf Linie 123 und Kopfposition und Suchsteuersignale auf Linie 128. Die Steuersignale auf Linie 128 liefern die gewünschten Stromprofile, um den Gleiter 113 optimal auf die gewünschte Datenspur auf Medium 112 zu bewegen und positionieren. Schreib- und Lesesignale werden von und zu Schreib- und Leseköpfen auf der Anordnung 121 über Aufzeichnungskanal 125 kommuniziert.
Die obige Beschreibung eines typischen magnetischen Plattenspeichersystems und die begleitende Darstellung von 1A sind nur zu Darstellungszwecken. Es sollte offensichtlich sein, dass Plattenspeichersysteme eine große Anzahl von Medien und Aktoren enthalten können und jeder Aktor eine Anzahl von Gleiter unterstützen kann.
1B ist eine fragmentierte Querschnitt-Seitenansicht eines HAMR-Lese-/Schreibkopfes 101 und eines magnetischen Mediums 112 des Plattenlaufwerks 100 von 1. Der Lese-/Schreibkopf 101 kann der in 1 beschriebenen Magnetkopfanordnung 121 entsprechen. Der Lese-/Schreibkopf 101 weist eine MFS 139 auf, wie beispielsweise eine Luftlageroberfläche (Air Bearing Surface = ABS), einen magnetischen Schreibkopf 103 und einen magnetischen Lesekopf 105, und ist auf dem Gleiter 113 angebracht, derart, dass die MFS 139 dem magnetischen Medium 112 zugewandt ist. Wie in 1B gezeigt, bewegt sich das magnetische Medium 112 am magnetischen Schreibkopf 103 vorbei in der von Pfeil 148 angezeigten Richtung. Wie in 1B und folgenden Figuren gezeigt, bezeichnet die X-Richtung eine Spurlängsrichtung, die Y-Richtung bezeichnet eine Spurbreite oder Spurquerrichtung und die Z-Richtung bezeichnet eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur MFS 139 ist.
In einigen Ausführungsformen ist der magnetische Lesekopf 105 ein magnetoresistiver (MR) Lesekopf, der ein MR-Sensorelement 152 aufweist, das sich zwischen den MR-Abschirmungen S1 und S2 befindet. In anderen Ausführungsformen ist der magnetische Lesekopf 105 ein magnetischer Tunnelkontakt-(Magnetic Tunnel Junction = MTJ-)Lesekopf, der ein MTJ-Sensorelement 152 aufweist, das sich zwischen den MR-Abschirmungen S1 und S2 befindet. Die Magnetfelder der benachbarten magnetisierten Bereiche in dem magnetischen Medium 112 sowie die aufgezeichneten Bits sind vom MR-(oder MTJ-)Sensorelement 152 erkennbar.
Der magnetische Schreibkopf 103 weist einen Hauptpol 142, einen Wellenleiter 135, einen NFT 140, der zwischen dem Hauptpol 142 und dem Wellenleiter 135 angeordnet ist, einen Rückpol 144 und eine Spule 146, die den Hauptpol 142 anregt, auf. Der magnetische Schreibkopf 103 kann operativ an einem Laser 155 angebracht werden (d. h. eine Strahlungsquelle). Der Laser 155 kann direkt auf dem magnetischen Schreibkopf 103 platziert werden oder Strahlung kann vom Laser 155, der vom Gleiter 113 getrennt angeordnet ist, durch eine optische Faser oder einen Wellenleiter geliefert werden. Der Wellenleiter 135 ist ein Kanal, der die Strahlung durch die Höhe des magnetischen Schreibkopfes 103 zum NFT 140 überträgt ☐z. B. ein plasmonisches Gerät oder ein optischer Wandler ☐ das/der sich bei oder in der Nähe der MFS 139 befindet. Wenn Strahlung, wie beispielsweise ein Laserstrahl, in den Wellenleiter 135 eingeführt wird, wird eine evaneszente Welle an einer Oberfläche 137 des Wellenleiters 135 erzeugt, die zu einem auf einer Oberfläche 141 des NFT 140 angeregten Oberflächenplasmon ankoppelt. Das Oberflächenplasmon propagiert zu einer Oberfläche 143 des NFT 140 und ein optischer Nahfeldpunkt wird in der Nähe einer Spitze (siehe 2B) der Oberfläche 143 erzeugt. In anderen Ausführungsformen mag sich der Wellenleiter 135 nicht auf die MFS 139 erstrecken, und der NFT 140 kann an einem Ende des Wellenleiters 135 angeordnet sein, derart, dass der NFT 140 mit dem Wellenleiter 135 ausgerichtet ist. Die Ausführungsformen hierin sind jedoch nicht auf irgendeine bestimmte Art von Strahlungsquelle oder eine Technik zum Übertragen der Energie, die von der Strahlungsquelle emittiert wird, zur MFS 139 beschränkt. Der NFT 140, wie in 1B gezeigt, ist ein Nanobeak-NFT. Jedoch ist der NFT 140 nicht auf eine bestimmte Art von NFT beschränkt. In einigen Ausführungsformen ist der NFT 140 eine E-Antenne NFT oder ein Lollipop-NFT.
2A ist eine fragmentierte perspektivische Darstellung des magnetischen HAMR-Schreibkopfes 103 nach einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Um bestimmte Komponenten des magnetischen Schreibkopfes 103 besser zu veranschaulichen, wurden ein Deckmaterial und eine Abstandsschicht weggelassen. Der magnetische Schreibkopf 103 weist den Rückpol 144, den Wellenleiter 135, den NFT 140 und den Hauptpol 142 auf. Der NFT 140 kann eine Antenne 202, einen Wärmeableiter 204 an die Antenne 202 gekoppelt und eine Abstandsschicht (in 4 gezeigt) an die Antenne 202 gekoppelt, aufweisen. Der Wärmeableiter 204 kann aus einem leitenden Material hergestellt sein. Der magnetische Schreibkopf 103 kann ferner einen Kühlkörper 206, der den Hauptpol 142 umgibt, und eine Spiegelschicht 208, die auf einer Oberfläche des Rückpols 144 angeordnet ist, aufweisen. Der Wärmeableiter 204 kann zwischen der Antenne 202 und dem Kühlkörper 206 angeordnet sein, wie in 2A gezeigt, und Wärme, die in der Antenne 202 erzeugt wird, kann in den Kühlkörper 206 durch den Wärmeableiter 204 fließen. Die Antenne 202 kann die Oberfläche 143 an der MFS 139, die dem Wellenleiter 135 zugewandte Oberfläche 141, eine dem Hauptpol 142 zugewandte Oberfläche 210 und eine Oberfläche 212, die die Oberfläche 143 und die Oberfläche 141 verbindet, aufweisen.
2B ist eine fragmentierte MFS-Darstellung des magnetischen Schreibkopfes 103 nach einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Auch hier wurde das Deckmaterial und die Abstandsschicht weggelassen. Wie in 2B gezeigt, ist die Antenne 202 zwischen dem Wellenleiter 135 und dem Hauptpol 142 angeordnet. Die Antenne 202 weist die Oberfläche 143 an der MFS 139 auf, und die Oberfläche 143 kann eine Trapezform aufweisen. Die Oberfläche 143 kann die Spitze 220 aufweisen, d. h. ein Ende der Trapezform, die dem Hauptpol 142 zugewandt ist, und ein anderes Ende 222, das dem Wellenleiter 135 zugewandt ist. Die Spitze 220 kann die höchste Temperatur während des Betriebs des magnetischen Schreibkopfes 103 aushalten, und eine Temperaturverteilung in der Antenne 202 ist in 3 dargestellt.
3 ist eine fragmentierte Querschnittansicht des magnetischen Schreibkopfes 103 nach einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Wenn Strahlung, wie beispielsweise ein Laserstrahl, in die Antenne 202 über den Wellenleiter 135 eingeführt wird, werden oszillierende Ladungen in der Antenne 202 an der Spitze 220 konzentriert, und die konzentrierten Ladungen erzeugen den optischen Nahfeldpunkt in der Nähe der Spitze 220. Die oszillierenden Ladungen erzeugen auch Wärme im Inneren der Antenne 202, insbesondere an der Spitze 220, wo die Ladungen konzentriert sind. Daher weist die Temperaturverteilung einen Spitzenwert an der Spitze 220 auf, und die Temperatur sinkt mit zunehmendem Abstand zur Spitze. Wie in 3 gezeigt, hat die Antenne 202 fünf Temperaturzonen 0, 1, 2, 3 und 4, wobei Zone 4 die höchste Temperatur hat, Zone 3 hat eine geringere Temperatur als Zone 4, Zone 2 hat eine geringere Temperatur als Zone 3, Zone 1 hat eine geringere Temperatur als Zone 2, und Zone 0 hat die niedrigste Temperatur während des Betriebs des magnetischen Schreibkopfes 103.
Herkömmlicherweise wird die Antenne 202 entweder aus einem leitenden verlustarmen Metall, wie Gold oder einer Hochverlust-Legierung, wie beispielsweise AuRh hergestellt. Jedoch hat das leitfähige Metall einen relativ niedrigen Schmelzpunkt und die Antenne 202 oder der NFT 140 können sich verformen. In ähnlicher Weise ist eine homogene Legierung auch nicht geeignet für NFT, da die Temperatur innerhalb der Antenne 202 nicht homogen ist und in der Regel der Teil der Antenne 202, der zum optischen Nahfeldpunkt am Nächsten ist, d. h. die Spitze 220, der heißeste ist, wobei die Temperatur von der Spitze 220 mit Abstand zur Spitze allmählich sinkt, wie in 3 gezeigt. Somit kann die Verwendung einer Legierung in den Bereichen des NFT, wo die Temperatur bereits niedrig ist, die thermische Stabilität des NFT reduzieren, was auf reduzierte Wärmeleitfähigkeit von Legierungen zurückzuführen ist. Daher wird die Verwendung einer Zusammensetzung einer Legierung nicht die optimale Balance zwischen thermischer Stabilität und dem Temperaturanstieg der Antenne 202 geben. Um die thermische Stabilität und den Temperaturanstieg der Antenne 202 optimal auszugleichen, wird die Antenne 202 aus einem leitenden verlustarmen Metall mit einer Zusammensetzung, die aufgrund der Position variiert, hergestellt. Zum Beispiel, unter Bezugnahme auf 3, sollte Zone 4 ein Material oder eine Legierung mit der Zusammensetzung mit höchster thermischer Stabilität haben, und die thermischen Stabilitätsanforderungen verringern sich von Zone 4 bis zu Zone 0.
4 ist eine fragmentierte Querschnittansicht des magnetischen Schreibkopfes 103 nach einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Der magnetische Schreibkopf 103 kann ein Deckmaterial 402, das zwischen dem Wellenleiter 135 und der Antenne 202 angeordnet ist, aufweisen, und der NFT 140 kann eine Abstandsschicht 404, die zwischen der Antenne 202 und dem Hauptpol 142 angeordnet ist, aufweisen. Sowohl das Deckmaterial 402 als auch die Abstandsschicht 404 können aus einem dielektrischen Material, wie Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid oder deren Kombination, hergestellt werden. Die Antenne 202 kann aus einer Verbindung mit einer Zusammensetzung, die aufgrund der Position variiert, hergestellt werden. In einer Ausführungsform weist die Zusammensetzung ein grundlegendes Material und einen oder mehrere Zusatzstoffe im grundlegenden Material auf. Die Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe im grundlegenden Material kann aufgrund der Position variieren. Die Zusammensetzung der Antenne 202 kann größer oder gleich 90% des grundlegenden Materials aufweisen. Das grundlegende Material kann ein Metall, wie Au, Ag, Cu oder Al sein, oder ein Verbundmaterial mit zwei bis vier Elementen ausgewählt aus Au, Ag, Cu und Al. Wenn das grundlegende Material das Verbundmaterial ist, kann das Elementverhältnis des Verbundmaterials allmählich je nach Lage verändert werden. Der Zusatzstoff kann mindestens eines der Elemente Rh, Co, Ni, Pt, Pd, Ru, B, Mo, W, Ti, Ir und Re sein.
Wie in 4 gezeigt, variiert die Zusammensetzung der Verbindung von der Oberfläche 210 der Antenne 202 in eine Richtung „D1”, die die Richtung von der Oberfläche 210 zur Oberfläche 141 der Antenne 202 ist. Die Richtung „D1” ist auch die Spurlängsrichtung X. Die Zusammensetzung der Verbindung der Antenne 202 kann die höchste Menge an Zusatzstoff im grundlegenden Material an der Oberfläche 210 aufweisen, und mit dem Abstand von der Oberfläche 210 in die Richtung „D1”, was parallel zur MFS ist, nimmt die Menge des Zusatzstoffes allmählich ab. Die Zusammensetzung kann keinen Zusatzstoff an einer Position aufweisen, die einen gewissen Abstand von der Oberfläche 210 entfernt ist. Die Spitze 220 ist auf der Oberfläche 210 lokalisiert. Die Zusammensetzung mit der größten Menge an Zusatzstoff an der Oberfläche 210 erhöht den Schmelzpunkt der Zusammensetzung an der Oberfläche 210, womit sich auch die thermische Stabilität der Antenne 202 an der Oberfläche 210 erhöht. Mit anderen Worten, um hohe Zuverlässigkeit zu erreichen, wird eine große Menge des Zusatzstoffes zum grundlegenden Material in dem Bereich der die höchste Temperatur aushält, hinzugefügt, während kleinere Mengen des Zusatzstoffes zum grundlegenden Material in Bereichen, die niedrigere Temperaturen aushalten, hinzugefügt werden. Da sich die Temperatur mit dem Abstand von der Spitze 220 allmählich verringert, wie in 3 gezeigt, verringert sich die Menge an Zusatzstoff im grundlegenden Material allmählich mit dem Abstand von der Spitze 220. Mit der Antenne 202, die eine solche Zusammensetzung hat, kann die Temperatur der Antenne 202 oder des NFT 140 minimiert werden, während die thermische Stabilität der Antenne 202 oder des NFT 140 beibehalten wird.
5A ☐ 5D sind Diagramme, die die Beziehungen zwischen Atomprozent eines Zusatzstoffes in einem grundlegenden Material und Lage und Wirkungen der verschiedenen Atomprozente des Zusatzstoffes im grundlegenden Material nach verschiedenen Ausführungsformen zeigen. 5A ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Atomprozent eines Zusatzstoffes in einem grundlegenden Material und der Distanz von der Spitze 220 in die Spurlängsrichtung X zeigt. In einer Ausführungsform ist die Antenne 202 aus einer Verbindung mit einem grundlegenden Material, das Gold (Au) ist, und einem Zusatzstoff, der Rhodium (Rh) ist, hergestellt. Wie in 5A gezeigt, ist die Y-Achse das Atomprozent von Rh in der AuRh-Legierung, im Bereich von ca. 1,75% bis 0%. Die X-Achse ist der Abstand von der Spitze 220 in die Richtung „D1” oder die Spurlängsrichtung X. An der Spitze 220 oder der Oberfläche 210 ist der Teil der Antenne AuRh mit 1,75% Rh und 98,25% Au. Das Atomprozent von Rh in AuRh-Legierung sinkt linear zwischen 0 nm und 30 nm von der Spitze 220 und erreicht Null, d. h., die Verbindung enthält keinen Zusatzstoff Rh und ist ganz das grundlegende Material Au, 30 nm von der Spitze 220 entfernt in die Richtung „D1”.
5A zeigt den Rh-Zusatz der kompositorisch abgestuften AuRh-Legierung. 5B zeigt die Auswirkungen des Rh-Zusatzes auf die Wärmeleitfähigkeit und den Realteil des Berechnungsindexes n. Wie in 5B gezeigt, ist die Wärmeleitfähigkeit an der Spitze 220 am niedrigsten, da der Zusatzstoff an der Spitze 220 auf Höchstgehalt ist, und durch Fortbewegen von der Spitze 220 nimmt er allmählich zu, da die Menge des Zusatzstoffes allmählich verringert wird. Bei 30 nm von der Spitze entfernt in die Richtung „D1” wird die Menge des Zusatzstoffes auf Null reduziert, so dass die Wärmeleitfähigkeit am höchsten und konstant wird, sowie sich der Abstand von der Spitze 220 erhöht. Andererseits ist der Realteil des Berechnungsindexes n an der Spitze 220 am höchsten, und wird allmählich auf einen konstanten Wert reduziert, sowie sich der Abstand von der Spitze 220 erhöht und 30 nm erreicht.
5C und 5D zeigen verschiedene Gradientenprofile der Zusammensetzung und die Auswirkungen solcher Profile auf die Temperatur der Antenne 202 oder des NFT 140 und die erforderliche Leistung, den NFT 140 mit Energie zu versorgen. Vier verschiedene Profile der kompositorisch abgestuften AuRh-Legierung werden gezeigt: linear, exponentiell, einheitlich 15 nm Dicke und einheitlich 30 nm Dicke. Die Gesamtmenge an Rh in der Antenne 202 mit dem linearen Profil ist die gleiche wie die Gesamtmenge an Rh in der Antenne 202 mit dem exponentiellen Profil, welches das gleiche wie die Gesamtmenge an Rh in der Antenne 202 mit dem einheitlichen 15 nm Dickenprofil ist. In 5D werden die vier Profile miteinander und mit einer Zusammensetzung der Antenne 202 verglichen, die nur das grundlegende Material Au enthält. Die erste Y-Achse ist der NFT-Temperaturanstieg oder der Antennen-Temperaturanstieg, die zweite Y-Achse ist die erforderliche Eingangsleistung zum NFT 140, um eine feste Brennpunkt-Temperatur zu erreichen. Wie in 5D gezeigt, zeigt das lineare Profil den niedrigsten NFT-Temperaturanstieg neben dem Au und das exponentielle Profil zeigt einen etwas höheren Temperaturanstieg als das lineare Profil, aber immer noch niedriger als die einheitlichen Dickenprofile. Die Antenne aus Au mag den niedrigsten Temperaturanstieg haben, aber die thermische Stabilität ist die niedrigste, da kein Zusatzstoff zu Au hinzugefügt ist. Obwohl die Gesamtmenge an Rh in der Antenne 202 die gleiche für das lineare Profil und das einheitliche 15 nm Dickenprofil ist, ist der Temperaturanstieg des linearen Profils etwa 25% niedriger, als der des einheitlichen 15 nm Dickenprofils. Darüber hinaus haben sowohl das lineare Profil und das einheitliche 30 nm Dickenprofil die gleiche Dicke des Zusatzstoffes (30 nm), der Temperaturanstieg des linearen Profils ist etwa 40% niedriger als der des einheitlichen 30 nm Dickenprofils. Das exponentielle Profil, obwohl es einen etwas höheren Temperaturanstieg als das lineare Profil hat, hat das höchste Rh-Atomprozent an der Spitze. Somit ist die thermische Stabilität an der Spitze des exponentiellen Profils höher als andere. Es gibt keinen erheblichen Unterschied in der erforderlichen Leistung für diese Profile.
6A–6D sind Diagramme, die die Verteilung des Zusatzstoffes nach verschiedenen Ausführungsformen zeigen. In 6A–6D wird die Menge an Zusatzstoff (Y-Achse) gegen den Abstand von der Spitze 220 in die Richtung „D1” (X-Achse) dargestellt. Die Menge des Zusatzstoffes kann in der Nähe der Spitze 220 schnell geändert werden, wie in 6A gezeigt, oder sie kann in der Nähe der Spitze 220 langsam geändert werden, wie in 6B gezeigt. Die Menge des Zusatzstoffes kann durch eine Exponentialfunktion oder eine Polynomfunktion ausgedrückt werden.
Zusätzlich zum kontinuierlichen Ändern der Menge des Zusatzstoffes, wie in den 5A, 6A und 6B gezeigt, kann die Menge des Zusatzstoffes diskret stufenweise geändert werden, wie in 6C und 6D gezeigt.
7A–7D veranschaulichen die Antenne 202, die eine Zusammensetzung mit mehr als einem Zusatzstoff nach verschiedenen Ausführungsformen aufweist. 7A–7D veranschaulichen die Antenne 202 mit einer Zusammensetzung, die ein grundlegendes Material Au und mehrere Zusatzstoffe Rh, Co und Ni im grundlegenden Material Au aufweisen. 7A–7C sind Diagramme, die die Menge an Zusatzstoffen (Y-Achse) zeigen, gegen den Abstand von der Spitze 220 in die Richtung „D1” (X-Achse) dargestellt. Alle drei Diagramme zeigen eine AuRh-Schicht an der Spitze 220, eine AuCo-Schicht neben der AuRh-Schicht und eine AuNi-Schicht neben der AuCo-Schicht. 7A zeigt die Schichten mit jeweils konstanten Mengen an Zusatzstoff, während 7B und 7C die Schichten mit jeweils verschiedenen Mengen an Zusatzstoff zeigen. 7B zeigt eine diskrete oder stufenweise Änderung in der Menge an Zusatzstoff, während 7C eine kontinuierliche Änderung in der Menge an Zusatzstoff zeigt. AuRh wird an der Stelle verwendet, die die höchste Temperatur aufweist, da AuRh bei hohen Temperaturen am stabilsten ist. Jedoch absorbiert AuRh eine große Menge an Strahlung oder Licht und hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit. AuCo ist bei hohen Temperaturen weniger stabil als AuRh, aber absorbiert weniger Strahlung als AuRh, wenn die Zusatzmenge gleich oder geringer ist. AuNi ist bei hohen Temperaturen noch weniger stabil als AuRh und AuCo, hat aber eine größere Wärmeleitfähigkeit als AuRh und AuCo. 7D zeigt eine Tabelle, die die Eigenschaften von verschiedenen Materialien relativ zueinander veranschaulicht. Durch Stapelung dieser Materialien kann die Temperatur der Antenne 202 oder des NFT 140 reduziert werden, während die thermische Stabilität des NFT 140 beibehalten wird. Wie in 7A gezeigt, kann die Dicke jeder Schicht AuRh, AuCo und AuNi die gleiche sein, wie beispielsweise etwa 10 nm, oder verschieden, wie beispielsweise etwa 3 nm von AuRh, etwa 10 nm von AuCo und etwa 10 nm von AuNi. Die Anzahl an Zusatzstoffen kann zwei sein, beispielsweise eine Schicht aus AuCo mit einer Dicke von etwa 10 nm an der Spitze 220 und eine Schicht aus AuNi mit einer Dicke von etwa 10 nm neben der AuCo-Schicht. Die Anzahl an Zusatzstoffen kann größer sein als drei, beispielsweise eine Schicht aus AuW mit einer Dicke von etwa 2 nm an der Spitze 220, eine Schicht aus AuRh mit einer Dicke von etwa 3 nm neben der AuW-Schicht, eine Schicht aus AuCo mit einer Dicke von etwa 5 nm neben der AuRh-Schicht, und eine Schicht aus AuNi mit einer Dicke von etwa 10 nm neben der AuCo-Schicht.
8A–8C veranschaulichen die Antenne 202, die eine Zusammensetzung mit mehr als einem Zusatzstoff nach verschiedenen anderen Ausführungsformen aufweist. 8A–8C sind Diagramme, die die Menge an Zusatzstoffen (Y-Achse) zeigen, gegen den Abstand von der Spitze 220 in die Richtung „D1” (X-Achse) dargestellt. In einer Ausführungsform gibt es zwei Zusatzstoffe Rh und Co im grundlegenden Material Au, wodurch eine AuRhCo-Dreifachlegierung gebildet wird. Wie in 8A gezeigt, sind an der Spitze 220 beide Zusatzstoffe Rh und Co im grundlegenden Material Au, und die Menge an Co ist größer als die Menge an Rh an der Spitze 220. Während der Abstand von der Spitze 220 zunimmt, nimmt die Menge von sowohl dem Rh als auch dem Co in Au linear ab und erreicht Null bei einem Abstand x₀ von der Spitze 220. In einigen Ausführungsformen erreicht die Menge an Co Null in einem Abstand größer als x₀ von der Spitze 220. Der Abstand x₀ kann jeder geeignete Abstand von der Spitze 220 sein. In einer Ausführungsform ist der Abstand x₀ etwa 15 nm. 8B zeigt, dass die Menge eines Zusatzstoffes Co konstant von der Spitze 220 zum Abstand x₀ von der Spitze 220 ist, während der andere Zusatzstoff Rh von der Spitze 220 linear zu einem Abstand x₁ von der Spitze 220 abnimmt. Der Abstand x₁ kann jeder geeignete Abstand von der Spitze 220 sein. In einer Ausführungsform ist der Abstand x₁ etwa 5 nm.
Wie in 8C gezeigt, ist an der Spitze 220 nur ein Zusatzstoff Rh. Während der Abstand von der Spitze 220 zunimmt, nimmt die Menge des Zusatzstoffes Rh linear ab, während die Menge eines anderen Zusatzstoffes Co linear zunimmt. Im Abstand x₁ von der Spitze 220 ist kein Zusatzstoff Rh und die Menge des Zusatzstoffes Co erreicht einen Höchstgehalt. Mit anderen Worten, AuRh wird allmählich durch AuCo von der Spitze 220 zum Abstand x_i von der Spitze 220 ersetzt. Die Menge an Co in Au nimmt linear vom Abstand x₁ von der Spitze 220 zum Abstand x₀ zur Spitze 220 ab. Die Erhöhungen oder Verringerungen der Menge an Zusatzstoffen sind nicht auf lineare beschränkt, wie in 8A–8C gezeigt, und kann exponentiell, polynomial oder stufenweise sein, wie in 6A–6D gezeigt.
9A–9C sind eine fragmentierte Querschnittansicht des magnetischen HAMR-Kopfes 103 nach verschiedenen Ausführungsformen. Statt die höchste Menge des Zusatzstoffes auf der Oberfläche 210 der Antenne 202 zu haben, wie oben beschrieben, veranschaulichen 9A–9C die Antenne 202 mit der höchsten Menge an Zusatzstoff im grundlegenden Material an anderen Oberflächen, und die Menge an Zusatzstoff nimmt allmählich ab, während sich der Abstand von den Oberflächen erhöht. Die in 9A–9C beschriebenen grundlegenden Materialien und Zusatzstoffe können die gleichen oben beschriebenen grundlegenden Materialien und Zusatzstoffe sein. 9A veranschaulicht die Antenne 202 mit der Oberfläche 143 an der MFS 139 und die Spitze 220 ist auf der Oberfläche 143 angeordnet. In einer Ausführungsform ist die Antenne 202 aus einer Verbindung mit der höchsten Menge an Zusatzstoff im grundlegenden Material an der Oberfläche 143 hergestellt, und die Menge des Zusatzstoffes nimmt ab in eine Richtung „D2”, die im Wesentlichen senkrecht zur MFS 139 von der Oberfläche 143 entfernt ist. Die Abnahme kann linear, exponentiell, polynomial oder stufenweise sein, wie oben beschrieben. Die Anzahl der Zusatzstoffe und die Veränderungen in den Mengen der Zusatzstoffe können die gleichen sein, wie oben beschrieben.
9B veranschaulicht die Antenne 202 mit der Oberfläche 212, die die Oberfläche 141 und die Oberfläche 143 verbindet. Die Oberfläche 212 kann einen spitzen Winkel in Bezug auf die MFS 139 bilden, und kann als ein Vorderkantenkegel bezeichnet werden. In einer Ausführungsform ist die Antenne 202 aus einer Verbindung mit der höchsten Menge an Zusatzstoff im grundlegenden Material an der Oberfläche 212 hergestellt, und die Menge des Zusatzstoffes nimmt ab in eine Richtung „D3”, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 212 von der Oberfläche 212 entfernt ist. Die Abnahme kann linear, exponentiell, polynomial oder stufenweise sein, wie oben beschrieben. Die Anzahl der Zusatzstoffe und die Veränderungen in den Mengen der Zusatzstoffe können die gleichen sein, wie oben beschrieben.
9C veranschaulicht die Antenne 202 mit der Oberfläche 143 an der MFS 139 und die Spitze 220 befindet sich auf der Oberfläche 143. In einer Ausführungsform ist die Antenne 202 aus einer Verbindung mit der höchsten Menge an Zusatzstoff im grundlegenden Material an der Spitze 220 hergestellt, und die Menge des Zusatzstoffes nimmt ab in eine Richtung „D4” von der Spitze 220 entfernt. Die Richtung „D4” kann eine Richtung sein, die etwa 45 Grad in Bezug auf die MFS 139 ist, oder eine Richtung, die zwischen der Spurlängsrichtung X und der Richtung Z, die im Wesentlichen senkrecht zur MFS 139 ist. Die Verteilung des Zusatzstoffes in die Richtung „D4” von der Spitze 220 kann auch der in 3 beschriebenen Temperaturverteilung folgen, so dass die Zone 4 die höchste Menge an Zusatzstoff aufweist, Zone 3 eine kleinere Menge des Zusatzstoffes als Zone 4 aufweist, Zone 2 eine kleinere Menge des Zusatzstoffes als Zone 3 aufweist, Zone 1 eine kleinere Menge des Zusatzstoffes als Zone 2 aufweist, und die Zone 0 keinen Zusatzstoff aufweist. Die Abnahme kann linear, exponentiell, polynomial oder stufenweise sein, wie oben beschrieben. Die Anzahl der Zusatzstoffe und die Veränderungen in den Mengen der Zusatzstoffe können die gleichen sein, wie oben beschrieben.
Die Antenne 202 mit einer Zusammensetzung, die aufgrund der Position variiert, kann durch physikalische Aufdampfprozesse, wie beispielsweise Ko-Sputtern von mehreren Zielbereichen, hergestellt werden. Insbesondere können die kompositorisch abgestuften Zusatzstoffe durch Ko-Sputtern und die gewünschten Gradienten der Zusatzstoffe durch Steuern der DC- oder RF-Leistung, die auf die Zielbereiche aufgebracht werden, erreicht werden. Alternativ kann die Antenne 202 durch verschiedene Diffusionsprozesse gebildet werden. 10A–10C veranschaulichen, wie der Zusatzstoff in das grundlegende Material mithilfe von Diffusionsprozessen nach verschiedenen Ausführungsformen eingebunden ist.
10A ist eine Querschnitt-Seitenansicht einer Struktur 1000 nach einer Ausführungsform. Die Struktur 1000 kann auf einem Substrat ausgebildet werden und kann der HAMR-Kopf 103 sein, nachdem mehrere Verfahrensschritte darauf durchgeführt wurden. Die Struktur 1000 kann eine erste Schicht 1002, eine zweite Schicht 1004, die auf der ersten Schicht 1002 abgelagert ist, eine dritte Schicht 1006, die auf der zweiten Schicht 1004 abgelagert ist, und eine vierte Schicht 1008, die auf zumindest einem Teil der dritten Schicht 1006 abgelagert ist. Die erste Schicht 1002 kann den Wellenleiter 135 bilden, die zweite Schicht 1004 kann das Deckmaterial 402 bilden, die dritte Schicht 1006 kann die Antenne 202 bilden und die vierte Schicht 1008 kann der Zusatzstoff, wie oben beschrieben, sein. Die dritte Schicht 1006 kann aus dem grundlegenden Material hergestellt werden, wie oben beschrieben. In einer Ausführungsform werden die dritte Schicht 1006 aus Au und die vierte Schicht 1008 aus Rh hergestellt. Wenn die Struktur 1000 auf mehr als 250 Grad Celsius erwärmt wird, diffundiert der Zusatzstoff der Schicht 1008 in die dritte Schicht 1006. Die Erwärmung der Struktur 1000 kann durch jedes geeignete Verfahren, wie beispielsweise Lasererwärmung, erreicht werden. Der Laserstrahl kann auf eine obere Oberfläche der vierten Schicht 1008 und den freiliegenden Teil der dritten Schicht 1006 gerichtet werden. Nach dem Diffusionsprozess kann die vierte Schicht 1008 durch jedes geeignete Entfernungsverfahren, wie beispielsweise Nass-Ätzen, reaktives Ionen-Ätzen oder Ionen-Fräsen, entfernt werden. Nach verschiedenen an der Struktur 1000 ausgeführten Verfahren, um den HAMR-Lese-/Schreibkopf 101 zu bilden, wird die Struktur 1000 entlang der Linie 1010 geläppt, und die freiliegende Oberfläche ist die MFS 139. Die resultierende Struktur nach dem oben beschriebenen Verfahren kann der HAMR-Schreibkopf 103 sein, wie in 4 gezeigt.
10B ist eine Querschnitt-Seitenansicht einer Struktur 1020 nach einer Ausführungsform. Die Struktur 1020 kann auf einem Substrat ausgebildet werden und kann der HAMR-Schreibkopf 103 sein, nachdem mehrere Verfahrensschritte darauf durchgeführt wurden. Die Struktur 1020 kann die erste Schicht 1002 aufweisen, die zweite Schicht 1004, die dritte Schicht 1006, eine vierte Schicht 1012, die auf einem Teil der dritten Schicht 1006, die später entfernt wird, abgelagert ist. Die vierte Schicht 1012 kann der Zusatzstoff sein, wie oben beschrieben. Wenn die Struktur 1020 auf mehr als 250 Grad Celsius erwärmt wird, diffundiert der Zusatzstoff der Schicht 1012 in die dritte Schicht 1006. Die Erwärmung der Struktur 1020 kann durch jedes geeignete Verfahren, wie beispielsweise Lasererwärmung, erreicht werden. Der Laserstrahl kann auf eine obere Oberfläche der vierten Schicht 1012 gerichtet werden. Nach verschiedenen an der Struktur 1020 ausgeführten Verfahren, um den HAMR-Lese-/Schreibkopf 101 zu bilden, wird die Struktur 1020 entlang der Linie 1010 geläppt, und ein Teil der ersten Schicht 1002, der zweiten Schicht 1004, der dritten Schicht 1006 und der gesamten vierten Schicht 1012 entfernt. Die freiliegende Oberfläche des verbleibenden Teils ist die MFS 139. Die resultierende Struktur nach dem oben beschriebenen Verfahren kann der HAMR-Schreibkopf 103 sein, wie in 9C gezeigt.
10C ist eine Querschnitt-Seitenansicht einer Struktur 1030 nach einer Ausführungsform. Die Struktur 1030 kann auf einem Substrat ausgebildet werden und kann der HAMR-Kopf 103 sein, nachdem mehrere Verfahrensschritte darauf durchgeführt wurden. Die Struktur 1030 kann die erste Schicht 1002, die zweite Schicht 1004, eine dritte Schicht 1014, die auf der zweiten Schicht 1004 abgelagert ist, den Wärmeableiter 204, der auf einem ersten Teil der dritten Schicht 1014 abgelagert ist, eine vierte Schicht 1016, die auf einem zweiten Teil der dritten Schicht 1014 abgelagert ist, und eine fünfte Schicht 1018, die auf dem Wärmeableiter 204 und der vierten Schicht 1016 abgelagert ist, aufweisen. Die dritte Schicht 1014 kann die Antenne 202 bilden, die vierte Schicht 1016 kann die Abstandsschicht 404 und die fünfte Schicht 1018 den Hauptpol 142 bilden. Die dritte Schicht 1014 kann aus dem grundlegenden Material hergestellt werden, wie oben beschrieben. Eine sechste Schicht 1022 kann auf einer vertikalen Oberfläche jeder der Schichten 1002, 1004, 1014, 1016 und 1018 gebildet werden. Die sechste Schicht 1022 kann aus dem Zusatzstoff hergestellt werden, wie oben beschrieben. Wenn die Struktur 1030 auf mehr als 250 Grad Celsius erwärmt wird, diffundiert der Zusatzstoff der Schicht 1022 in die dritte Schicht 1014. Die Erwärmung der Struktur 1030 kann durch jedes geeignete Verfahren, wie beispielsweise Lasererwärmung, erreicht werden. Der Laserstrahl kann an die sechste Schicht 1022 an eine Stelle in der Nähe der dritten Schicht 1014 gerichtet werden, wie durch die gezeigten Pfeile „H” in 10C angegeben. Nach dem Diffusionsprozess und verschiedenen an der Struktur 1030 ausgeführten Prozessen, um den HAMR-Lese-/Schreibkopf 101 zu bilden, wird die Struktur 1030 entlang der Linie 1010 geläppt, und die freiliegende Oberfläche ist die MFS 139. Die resultierende Struktur nach dem oben beschriebenen Verfahren kann der HAMR-Schreibkopf 103 sein, wie in 9A gezeigt.
Zusammenfassend wird ein HAMR-Kopf offenbart mit einem NFT, der eine Antenne aufweist, die aus einer Verbindung mit einer Zusammensetzung, die aufgrund der Position variiert, hergestellt ist. Die Verbindung kann ein grundlegendes Material und ein oder mehrere Zusatzstoffe aufweisen. An der Stelle, wo die höchste Temperatur ausgehalten wird, kann die Menge des Zusatzstoffes im grundlegenden Material die höchste sein, um thermische Stabilität zu verbessern. Die Menge des Zusatzstoffes nimmt allmählich während des Fortbewegens von der Fläche mit der höchsten Temperatur ab, um Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Die Zuverlässigkeit des HAMR-Kopfes wird durch die verbesserte thermische Stabilität verbessert.
Während die vorherigen Ausführungen auf Ausführungsformen der Offenbarung gerichtet sind, dürfen andere und weitere Ausführungsformen ohne Abweichung vom Geltungsbereich entwickelt werden, und deren Anwendungsbereich wird durch die folgenden Patentansprüche bestimmt.

Claims

Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf, der Folgendes aufweist: einen Hauptpol; einen Wellenleiter; und einen Nahfeldwandler, der zwischen dem Hauptpol und dem Wellenleiter angeordnet ist, wobei der Nahfeldwandler eine Antenne aufweist, wobei die Antenne eine erste Oberfläche auf einer Medium zugewandten Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche eine Spitze aufweist und wobei die Antenne eine Verbindung mit einer Zusammensetzung aufweist, die von der Spitze in wegführender Richtung von der Spitze variiert.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung der Verbindung der Antenne ein grundlegendes Material und mindestens einen oder mehrere Zusatzstoffe aufweist, wobei die Zusammensetzung der Verbindung der Antenne ferner eine höchste Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe an der Spitze aufweist und die Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe von der Spitze in wegführender Richtung von der Spitze abnimmt.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, wobei das grundlegende Material aus der Gruppe bestehend aus Au, Ag, Cu oder Al und einem Verbundmaterial mit zwei bis vier ausgewählten Elementen von Au, Ag, Cu und Al ausgewählt ist.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, wobei der eine oder die mehreren Zusatzstoffe aus der Gruppe bestehend aus Rh, Co, Ni, Pt, Pd, Ru, B, Mo, W, Ti, Ir und Re ausgewählt sind.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, wobei die Abnahme der Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe in den grundlegenden Materialien linear ist.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, wobei die Abnahme der Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe in den grundlegenden Materialien exponentiell ist.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, wobei die Abnahme der Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe in den grundlegenden Materialien polynomial ist.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, wobei die Abnahme der Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe in den grundlegenden Materialien stufenweise ist.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, wobei die Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe von der Spitze in eine Richtung, die etwa 45 Grad in Bezug auf die Medium zugewandte Oberfläche ist, abnimmt.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, wobei die Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe von der Spitze in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Medium zugewandten Oberfläche ist, abnimmt.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 2, wobei die Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe von der Spitze in eine Richtung, die im Wesentlichen parallel zur Medium zugewandten Oberfläche ist, abnimmt.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf der Folgendes aufweist: einen Hauptpol; einen Wellenleiter; und einen Nahfeldwandler, der zwischen dem Hauptpol und dem Wellenleiter angeordnet ist, wobei der Nahfeldwandler eine Antenne aufweist, wobei die Antenne eine erste Oberfläche auf einer Medium zugewandten Oberfläche, eine zweite dem Wellenleiter zugewandte Oberfläche und eine dritte Oberfläche, die die erste und zweite Oberfläche verbindet, aufweist, und wobei die Antenne eine Verbindung mit einer Zusammensetzung aufweist, die von der dritten Oberfläche in eine Richtung variiert, die im Wesentlichen senkrecht zur dritten Oberfläche ist.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 12, wobei die Zusammensetzung der Verbindung der Antenne ein grundlegendes Material und mindestens einen oder mehrere Zusatzstoffe aufweist, wobei die Zusammensetzung der Verbindung der Antenne ferner eine höchste Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe auf der dritten Oberfläche aufweist, und die Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur dritten Oberfläche ist, abnimmt.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 13, wobei das grundlegende Material aus der Gruppe bestehend aus Au, Ag, Cu oder Al und einem Verbundmaterial mit zwei bis vier ausgewählten Elementen von Au, Ag, Cu und Al ausgewählt ist.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 13, wobei der eine oder die mehreren Zusatzstoffe aus der Gruppe bestehend aus Rh, Co, Ni, Pt, Pd, Ru, B, Mo, W, Ti, Ir und Re ausgewählt sind.
Wärmeunterstützter magnetischer Aufzeichnungskopf nach Anspruch 13, wobei die Abnahme der Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe in den grundlegenden Materialien linear, exponentiell, polynomial oder stufenweise ist.
Festplattenlaufwerk, das Folgendes aufweist: ein magnetisches Medium; einen magnetischen Lesekopf; und einen wärmeunterstützten magnetischen Aufzeichnungs-Schreibkopf, wobei der wärmeunterstützte magnetische Aufzeichnungs-Sclreibkopf Folgendes aufweist: einen Hauptpol; einen Wellenleiter; und einen Nahfeldwandler, der zwischen dem Hauptpol und dem Wellenleiter angeordnet ist, wobei der Nahfeldwandler eine Antenne aufweist, wobei die Antenne eine erste Oberfläche auf einer Medium zugewandten Oberfläche aufweist, wobei die erste Oberfläche eine Spitze aufweist und wobei die Antenne eine Verbindung mit einer Zusammensetzung aufweist, die von der Spitze in wegführender Richtung von der Spitze variiert.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 17, wobei die Zusammensetzung der Verbindung der Antenne ein grundlegendes Material und mindestens einen oder mehrere Zusatzstoffe aufweist, wobei die Zusammensetzung der Verbindung der Antenne ferner eine höchste Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe an der Spitze aufweist und die Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe von der Spitze in wegführender Richtung von der Spitze abnimmt.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 18, wobei das grundlegende Material aus der Gruppe bestehend aus Au, Ag, Cu, oder Al und einem Verbundmaterial mit zwei bis vier ausgewählten Elementen von Au, Ag, Cu und Al ausgewählt ist und der eine oder die mehreren Zusatzstoffe aus der Gruppe bestehend aus Rh, Co, Ni, Pt, Pd, Ru, B, Mo, W, Ti, Ir und Re ausgewählt sind.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 18, wobei die Abnahme der Menge des einen oder der mehreren Zusatzstoffe in den grundlegenden Materialien linear, exponentiell, polynomial oder stufenweise ist.