專利名稱：多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及磁硬盤驅(qū)動器，更特別地，涉及具有多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)的系 統(tǒng)、方法和裝置，該多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)用于緊縮位圖案化介質(zhì)中的磁翻轉(zhuǎn)場分布且控 制反轉(zhuǎn)機(jī)制。具體示例包括具有不同各向異性起源、各向異性幅度、各向異性方向或各向異 性梯度的三層或更多層，從而進(jìn)一步增大位圖案化介質(zhì)中的可寫性增益。
背景技術(shù)：
位圖案化介質(zhì)(BPM)是拓展磁記錄密度超越基于顆粒記錄介質(zhì)的常規(guī)連續(xù)垂直 磁記錄能實(shí)現(xiàn)的磁記錄密度的優(yōu)選方案。BPM的島需要足夠小且有足夠的磁品質(zhì)從而支持 高的位面密度(例如500Gb/in2或以上)。例如在lTb/in2的密度，島具有約15至20nm的 直徑(假定25. 4nm2的單位單元)，槽具有約10. 4至15. 4nm的寬度，位縱橫比(BAR)為約 1或更大。此外，預(yù)期翻轉(zhuǎn)場分布(SFD)需要小于1000-15000e，取決于磁頭場梯度和其他 系統(tǒng)參數(shù)。例如參見 Μ·Ε· Schabes，"Micromagnetic Simulations for Terabit/in2Head/ Media Systems”，J. Magn. Mag. Mat.，(2008)。此外，由于寫頭的場隨著寫頭尺寸降低而變 小，所以維持島的可寫性和熱穩(wěn)定性對于lTb/in2及以上密度的BPM而言是一個問題。發(fā)展BPM的另一重要問題是SFD (即位之間的矯頑場變化)需要足夠窄以確保各 個預(yù)定位的準(zhǔn)確尋址能力而不覆寫相鄰的位。SFD源自許多因素，例如圖案化點(diǎn)的尺寸、形 狀和間隔的變化，所使用的磁薄膜系統(tǒng)的本征磁各向異性分布以及位之間的偶極相互作用 (dipolar interaction)0還知曉的是，交換彈簧多層結(jié)構(gòu)為大致固定的熱障(thermal barrier)提供可寫 性增益，且因此已被提出用于使用連續(xù)介質(zhì)和位圖案化介質(zhì)的記錄系統(tǒng)。例如見D. Suess, et al. , Appl. Phys. Lett. 87,012504 (2005) ；D. Suess, Appl. Phys. Lett. 89,113105 (2006)； D. Suess, et al. J. Magn. Magn Mater. 290-291, 551 (2005) ；D. Suess, et al. , Appl. Phys. Lett. 92,173111(2008)。已經(jīng)提出了包括強(qiáng)交換耦合到較軟成核主層(softer nucleation host)的硬磁存儲層的多層交換彈簧記錄介質(zhì)，以降低存儲層的翻轉(zhuǎn)場(switching field)。該設(shè)計(jì)保持硬磁層的能壘(energy barrier)幾乎不變，這允許維持良好的熱穩(wěn) 定性，同時降低反轉(zhuǎn)場(reversal field)。例如見美國專利申請No. 2007/0292720，其通 過引用全部包含于此。在這樣的雙硬/軟層結(jié)構(gòu)中，在軟磁層中在低磁場下成核垂直疇 壁。該垂直疇壁傳播穿過軟磁層且在與硬磁層的界面處被釘扎住，直到磁場幅度足夠大從 而使疇壁傳播到硬磁層(即實(shí)際存儲層)中。在該情況下，介質(zhì)翻轉(zhuǎn)場定義為疇壁去釘扎 場(depirming field)。該場低于介質(zhì)翻轉(zhuǎn)場本身，因此交換彈簧結(jié)構(gòu)允許介質(zhì)翻轉(zhuǎn)場的降 低。此外，去釘扎場作為相對于各向異性軸的外場角度θ的函數(shù)的關(guān)系由類Kondorsky定 律描述，Hswitehing = Ι/cos ( θ )。在該情況下，隨著θ從0到45度，Hswitehing不變化很大，因 此交換彈簧介質(zhì)允許減小源自磁介質(zhì)中的各向異性易軸角分布的SFD。在本發(fā)明中，公開了 BPM島的新穎結(jié)構(gòu)，其增強(qiáng)了用于BPM的交換彈簧材料的增 益，由此為約0. 5至lOTb/in2面密度范圍的BPM的前述問題提供了解決方案。
為使垂直疇壁傳播所需的局部施加的場主要依賴于介質(zhì)層在與軟磁層的界面處 在等于交換長度(L(ex) = [Α/(2πΜ32)]1/2)的深度內(nèi)的屬性。交換長度對于Co/Pd多層而 言為約20nm，假定交換常數(shù)A = 4. liTerg/cm且飽和磁化Ms = 400emu/Cm3。這意味著介質(zhì) 層內(nèi)交換長度L(ex)內(nèi)的任何本征或外來缺陷會引發(fā)傳播場值的改變(多數(shù)是增大)。在 真實(shí)圖案化點(diǎn)陣列中，介質(zhì)層很少深度均一，且從一位到另一位具有大的本征各向異性變 化。例如見 T. Thomson，et al.，Phys. Rev. Lett. 96，257204 (2006)。由于大的介質(zhì)體積控 制傳播場，所以交換彈簧介質(zhì)結(jié)構(gòu)仍表現(xiàn)出大的翻轉(zhuǎn)場分布。為了解決至少部分該問題，本發(fā)明的一個方面(超越更一般的不同各向異性多層 結(jié)構(gòu)的介紹)在于通過在軟磁成核主層和實(shí)際介質(zhì)層之間增加薄(高各向異性)層來減小 控制疇壁釘扎的磁體積，該薄層用作疇壁傳播的勢壘。在該情況下，介質(zhì)層不再是定義疇壁 釘扎特征的層，釘扎層和實(shí)際存儲層的屬性可獨(dú)立地調(diào)節(jié)和優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
用于窄化位圖案化介質(zhì)中的磁翻轉(zhuǎn)場分布和控制反轉(zhuǎn)機(jī)制的具有多各向異性分 層磁結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)、方法和裝置在這里得到公開。本發(fā)明將交換彈簧概念拓展到更多變量和 復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。示例包括三個或更多具有不同各向異性幅度、各向異性起源、各向異性方向或 各向異性梯度的層從而增大可寫性增益，超越了簡單的硬磁/軟磁雙層交換彈簧概念。在一些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)具有薄的非常硬磁性(即高各向異性)的中間層，其用作穿 過整個介質(zhì)結(jié)構(gòu)的疇壁傳播的閾值層(threshold layer)或釘扎層。此外或者替換地，一 般使用的軟磁表面層和硬磁介質(zhì)層之間的薄的非常軟磁性(即低各向異性)的中間層允許 在介質(zhì)界面處對疇壁的大的壓縮。實(shí)現(xiàn)了可寫性和熱穩(wěn)定性增益，超越了所述雙層交換彈 簧概念。介質(zhì)結(jié)構(gòu)的各種屬性可以更獨(dú)立地調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，如果使用更高級的多各向異 性層堆疊的話。此外，本發(fā)明通過引入傳播障壘而改善了且更好地控制常規(guī)交換彈簧結(jié)構(gòu)的反轉(zhuǎn) 機(jī)制及進(jìn)而的翻轉(zhuǎn)場分布(SFD)。例如，傳播障壘可包括在成核主層和實(shí)際介質(zhì)層之間的薄 的非常硬磁性(或者非常軟磁性，或者非常軟磁/非常硬磁性)的磁層或多層(磁雙層或 磁梯度雙層)。薄的中間層或多層降低了定義傳播場值的體積。因此，影響傳播場的最終缺 陷的數(shù)量與介質(zhì)層中起作用的那些(例如本征各向異性離散度、本征或外來缺陷)相比得 到限制。結(jié)果，增加釘扎層減小了位圖案化介質(zhì)中的SFD。結(jié)合附圖和權(quán)利要求參考下面對本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其他目的和 優(yōu)點(diǎn)將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯然。


通過參考示于附圖中的本發(fā)明的實(shí)施例，能得到獲得并更詳細(xì)地理解本發(fā)明的特 征和優(yōu)點(diǎn)的方式以及對上面概述的本發(fā)明的更特定的描述。然而，附圖僅示出本發(fā)明的一 些實(shí)施例，因此不應(yīng)被視為對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明可容許其他等效實(shí)施例。圖1A-1E是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的三層交換彈簧 結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施例的示意圖；圖2A-2E是示出在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的三層交換彈簧結(jié)構(gòu)實(shí)施例中的反轉(zhuǎn)機(jī)制的 示意圖3A-3D是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的三層交換彈簧結(jié)構(gòu)的又一些實(shí)施例的示意圖；以及圖4是對于根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的結(jié)構(gòu)的一個實(shí)施例而言作為中間層各向異性的函數(shù)的翻轉(zhuǎn)場的圖。
具體實(shí)施例方式非常期望避免位圖案介質(zhì)的翻轉(zhuǎn)場由介質(zhì)本身中引發(fā)的反轉(zhuǎn)過程定義。通過將軟 磁層(也稱為主成核層)耦合到介質(zhì)，首先在低場下，外磁場下的翻轉(zhuǎn)過程對應(yīng)于軟磁層中 垂直疇壁的成核，其通過軟磁層傳播且在軟磁/硬磁層界面處被釘扎住。其次，對于場h(n, soft) < H < H(N,^ia),翻轉(zhuǎn)經(jīng)由疇壁傳播到介質(zhì)層中而繼續(xù)進(jìn)行，由此引發(fā)實(shí)際存儲介質(zhì)寫 過程。通過在常規(guī)軟磁/介質(zhì)雙層交換彈簧結(jié)構(gòu)之間增加具有較高或較低各向異性的額外 層，可寫性增益得到拓展，同時維持了熱穩(wěn)定性。這使得可以更好地控制能被獨(dú)立調(diào)節(jié)的各 種介質(zhì)參數(shù)，且因此設(shè)計(jì)有助于減小BPM中的SFD的反轉(zhuǎn)機(jī)制。具體的各向異性示例分布 更詳細(xì)地勾勒于下面對附圖的描述中。參照圖1-4，公開了用于控制反轉(zhuǎn)機(jī)制和緊縮位圖案化介質(zhì)中的翻轉(zhuǎn)場分布的多 各向異性分層磁結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)、方法和裝置的實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明包括用于三層 交換彈簧的結(jié)構(gòu)。圖1示出用于三層交換彈簧結(jié)構(gòu)的示例，具有中間疇壁傳播控制層和相 應(yīng)的得到調(diào)節(jié)的各向異性分布。每個子層中的各向異性基本恒定。圖IA示出三層交換彈 簧，具有中間層的中度值K1。圖IB示出三層交換彈簧，具有Kl-下陷(dip) 13。圖IC示出 三層交換彈簧，具有Kl-障(barrier) 15。取決于實(shí)際介質(zhì)屬性和微結(jié)構(gòu)，可以有利地使用 這些結(jié)構(gòu)中的任一種來朝向期望的性能調(diào)節(jié)總體系統(tǒng)參數(shù)，例如矯頑力(即可寫性)、回線 方度(loop squareness)、SFD、反轉(zhuǎn)機(jī)制和熱穩(wěn)定性。圖ID和圖2示出圖IC所示的各向異性結(jié)構(gòu)及其反轉(zhuǎn)來作為一個更詳細(xì)的示例。 中間的高各向異性層用作用于疇壁的釘扎層21。這允許一旦釘扎層的閾值場被外場克服， 則疇壁迅速穿過介質(zhì)層23。更詳細(xì)地，該特定三層堆疊中的磁化構(gòu)造如下。對于所施加的 場H<H(N,s。ft)，不同層中的磁化31均平行排列(圖2A)。圖IE示出不同各向異性磁層之間 的非磁中間層，以獨(dú)立于磁層本身的磁屬性調(diào)節(jié)不同各向異性的磁層之間的交換耦合。通 常，非磁中間層的厚度可用來精確調(diào)節(jié)兩側(cè)的磁層之間的交換耦合。在圖2B中，疇壁33成核到軟磁層中。在圖2C中，對于H(N,s。ft) <H<Hp，疇壁35 被壓到釘扎層。Hp為傳播場值，即推動疇壁穿過中間層所需的場。H(N,s。ft)為軟磁層的成核 場，即軟磁層中使疇壁成核所需的場；H(N,hml)與此類似。在圖2D中，在H = Hp，釘扎層磁化 開始反轉(zhuǎn)且疇壁37穿過釘扎層被推進(jìn)到介質(zhì)層中。然后疇壁被推動快速穿過介質(zhì)層，因?yàn)?其各向異性低于釘扎層的各向異性。一旦疇壁傳播穿過更高各向異性的釘扎層，則介質(zhì)層 中可能的缺陷不能釘扎疇壁。在圖2E中，超過Hp，全部磁層又沿外磁場方向39指向。圖3示出具有調(diào)節(jié)的各向異性分布的三層交換彈簧結(jié)構(gòu)的另一些示例。至少一個 子層中的各向異性呈梯度。圖3A示出三層交換彈簧，中間層具有中度值K1。圖3B是三層 交換彈簧，具有Kl-下陷43。圖3C是三層交換彈簧，具有Kl-障45，圖3D是兩層梯度結(jié)構(gòu) 47?？蓪懶院蚐FD的改善將取決于很多變量，包括例如材料選擇、缺陷密度、層厚度 等。利用三層結(jié)構(gòu)的微磁模擬，在用于本發(fā)明示范性實(shí)施例的圖4中示出益處的證明。圖4示出對于根據(jù)圖1A-1C所示的結(jié)構(gòu)的示范性實(shí)施例，作為中間層的各向異性的函數(shù)的翻轉(zhuǎn) 場。在該圖中，整個多層的翻轉(zhuǎn)場的值示出為中間層各向異性場(HK,mid)和硬磁(底)層各 向異性場(HK,b。tt。m)之間的比的函數(shù)。通過使用中間層下陷53，三層結(jié)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)場可減小到 梯度結(jié)構(gòu)51的各向異性之下。SFD的計(jì)算進(jìn)一步示出，與硬磁存儲層(在以上示例中即為底 層)的SFD相比，三層結(jié)構(gòu)基本具有顯著降低的SFD。例如，當(dāng)在示例計(jì)算中作為單層BPM的 硬磁存儲層具有Hk的7. 6%的SFD時，圖1的三層結(jié)構(gòu)對于子層的無關(guān)聯(lián)(imcorrelated) 的各向異性具有Hk的2. 6-3.7%范圍內(nèi)的SFD，且對于關(guān)聯(lián)(correlated)的各向異性具有 Hk的4. 5-5. 7%范圍內(nèi)的SFD。
可用于制造這樣的結(jié)構(gòu)的材料的一些實(shí)施例包括以下內(nèi)容。使用這里示出和描 述的各向異性分布結(jié)構(gòu)，垂直各向異性材料例如合金(Co3Pt、CoPt, FePt, CoCrPt, TbFeCo, TbC0等)或多層可用于允許一個層內(nèi)恒定的各向 異性(圖1C)或者一個層內(nèi)成梯度的各向異性(圖3C)。在該基礎(chǔ)上，可以例如使用軟磁 Co/Ni多層或CoCrPt合金作為軟磁成核主層，非常硬磁性的Co/Pd多層或者Co3Pt或FePt 層作為閾值釘扎層，然后中度各向異性的Co/Pd或者CoCrPt或Co3Pt層作為實(shí)際存儲層。 這里，通過改變Co/Pd多層中單個層的厚度或者FePt或Co3Pt合金層中的成分可以精細(xì)地 調(diào)節(jié)特定的各向異性。在圖ID和2所表示的三層結(jié)構(gòu)及其對應(yīng)的反轉(zhuǎn)機(jī)制的實(shí)施例中，硬磁介質(zhì)層具有 適度高的垂直各向異性。成核主層包括一個或更多鐵磁層或鐵磁耦合層。成核層中的各向 異性小于硬磁存儲層中的各向異性。在一個實(shí)施例中，釘扎層厚度低于介質(zhì)中的交換長度 且其各向異性高于介質(zhì)層的各向異性。軟磁層鐵磁耦合到釘扎層，釘扎層本身鐵磁耦合到 實(shí)際介質(zhì)層。耦合層可以引入到軟磁層和中間層之間以及中間層和介質(zhì)層之間以調(diào)節(jié)和控制 這些層之間的交換耦合度。耦合層可包括單種元素或者合金(例如Ru、Pd、Pt、RuCo等)。采用該新的三組元結(jié)構(gòu)，介質(zhì)磁化翻轉(zhuǎn)可如下發(fā)生(圖2)。從完全飽和狀態(tài)開始 (圖2A)，在磁場Hn，垂直疇壁成核在軟磁層中(圖2B)。在Hn和Hp之間，在軟磁層中疇壁 被壓到結(jié)構(gòu)中間的釘扎層(圖2C)。在H = Hp，疇壁克服了勢壘(即穿過結(jié)構(gòu)中間的硬磁 釘扎薄層)。疇壁首先反轉(zhuǎn)釘扎層磁化，然后反轉(zhuǎn)介質(zhì)層磁化(圖2D)。對于高于Hp的磁 場幅度，所有堆疊層的磁化均一地與初始狀態(tài)相反地指向(圖2E)。傳播勢壘的特征屬性(即零場勢壘高度和傳播場)可通過改變釘扎層磁屬性例如 各向異性、飽和磁化、厚度、微結(jié)構(gòu)等來調(diào)節(jié)。也可參見S. Mangin，et al. Phys. Rev. B 60， 1204(1999)。中間層可被調(diào)節(jié)以具有一傳播場值例如HN(s。ft) < Hp < HN(ha,d)，即推動疇壁穿 過中間層所需的場應(yīng)高于軟磁層中使疇壁成核所需的場。插入釘扎層不抑制常規(guī)交換彈簧介質(zhì)結(jié)構(gòu)降低絕對翻轉(zhuǎn)場的優(yōu)點(diǎn)，同時保持了介 質(zhì)層的熱穩(wěn)定性。另一方面，與以前的成核主層/介質(zhì)層雙層結(jié)構(gòu)相比，釘扎層加強(qiáng)了介質(zhì) 的零場熱穩(wěn)定性。在又一些實(shí)施例中，磁層可具有離面(out-of-plane)、面內(nèi)或另一方向的各向異 性，且可以是或者可以不是彼此共線的。軟磁層/釘扎層雙層結(jié)構(gòu)可用在介質(zhì)層的兩側(cè)。在 該情況下，該系統(tǒng)將是軟磁層/釘扎層/介質(zhì)層/釘扎層/軟磁層。層之間的耦合能通過 中間層直接或間接調(diào)節(jié)。耦合可以是鐵磁的或反鐵磁的。
溫度可用來促進(jìn)疇壁通過非常硬磁性的夾在中間的層的傳播。疇壁克服障壘是熱 促進(jìn)過程，公知地在熱輔助記錄中用于改善性能。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明是多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，用于控制反轉(zhuǎn)機(jī)制且緊縮位 圖案化介質(zhì)中的翻轉(zhuǎn)場分布(SFD)。本發(fā)明可包括具有至少三層的交換彈簧以用于改善可 寫性增益，所述至少三層具有不同的各向異性或具有各向異性梯度，該交換彈簧具有軟磁 表面層；硬磁層；以及在該軟磁表面層和該硬磁介質(zhì)層之間包括非常硬磁性的高各向異性 中間薄層的傳播障壘層，其用作位圖案化介質(zhì)內(nèi)的疇壁的閾值層或釘扎層。在另一些實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)還包括或者替代地包括在該軟磁表面層和該硬磁介質(zhì) 層之間的非常軟磁性的低各向異性中間薄層，以允許穩(wěn)定化非常軟磁性的層和該介質(zhì)層之 間的界面處的疇壁且允許疇壁最終傳播到介質(zhì)層中之前疇壁的較大壓縮。軟磁表面層可包 括成核主層，傳播障壘可包括在磁成核主層和硬磁介質(zhì)層之間的具有恒定各向異性或梯度 各向異性的磁層或雙層。成核主層可包括一個或更多鐵磁層或鐵磁耦合層，成核主層中的 各向異性小于硬磁介質(zhì)層中的各向異性，釘扎層的厚度小于介質(zhì)中的交換長度且其各向異 性高于硬磁介質(zhì)層的各向異性。在又一些實(shí)施例中，傳播障壘降低介質(zhì)層的臨界傳播體積，以產(chǎn)生較窄SFD。在低 外磁場中，翻轉(zhuǎn)過程可對應(yīng)于軟磁層中垂直疇壁的成核。對于外磁場H(N,s。ft) < H < H(N,ffledia)， 翻轉(zhuǎn)過程可對應(yīng)于疇壁在硬磁介質(zhì)層內(nèi)的傳播，因此引發(fā)介質(zhì)寫過程。本發(fā)明還可包括在軟磁表面層和磁介質(zhì)層的這些層之間的具有各向異性的額外 層，從而與熱穩(wěn)定性相關(guān)的可寫性增益得到拓展。此外，每個子層內(nèi)的各向異性可大致恒 定。至少一個子層內(nèi)的各向異性也可以是成梯度的。傳播障壘可提供(a)各向異性下陷和 (b)各向異性障壘(峰)之一。軟磁表面層可包括C0/Ni、Co/Pd、Co/Pt多層，Co3PcU TbFeCo 或CoCrPt合金作為軟磁成核主層，非常硬磁性的Co/Pd、Co/Pt多層或者Co3Pt、CoPt、FePt 合金層作為閾值釘扎層，以及中度各向異性的C0/Pd、C0/Pt、C0CrPt、C0Pt、FePt或Co3Pt層 作為實(shí)際存儲層。這些磁層還可具有離面、面內(nèi)或其他方向各向異性之一，且各向異性方向 可以彼此共線。雖然僅以一些形式顯示和描述了 本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然的 是，本發(fā)明不限于此，而是可以有各種改變而不偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，用于緊縮位圖案化介質(zhì)中的磁翻轉(zhuǎn)場分布且控制反轉(zhuǎn)機(jī)制，包括交換彈簧，具有不同各向異性或各向異性梯度的至少三層，用于改善可寫性增益，該交換彈簧具有軟磁表面層；硬磁介質(zhì)層；以及傳播障壘，包括在該軟磁表面層和該硬磁介質(zhì)層之間的薄的非常硬磁性的高各向異性中間層，該中間層用作用于穿過該位圖案化介質(zhì)的疇壁傳播的閾值層或釘扎層。
2.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，還包括在該軟磁表面層和該硬磁介質(zhì) 層之間的薄的、非常軟磁性的低矯頑力中間層以允許在該非常軟磁性的層和該介質(zhì)層之間 的界面處穩(wěn)定化疇壁且允許疇壁在傳播到該硬磁層中之前在該非常軟磁性的層內(nèi)的較大 壓縮。
3.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中所述軟磁表面層是成核主層，該 傳播障壘包括在該磁成核主層和該硬磁介質(zhì)層之間的具有恒定各向異性或成梯度的各向 異性的磁層或雙層。
4.如權(quán)利要求3所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中所述成核主層包括一個或更多鐵 磁層或鐵磁耦合的層，該成核主層中的各向異性小于該硬磁介質(zhì)層中的各向異性，該釘扎 層的厚度小于該介質(zhì)中的交換長度且其各向異性高于該硬磁介質(zhì)層的各向異性。
5.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中該傳播障壘降低該介質(zhì)層的臨界 傳播體積從而窄化翻轉(zhuǎn)場分布。
6.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中在低的外磁場中，翻轉(zhuǎn)過程對應(yīng) 于該軟磁層中垂直疇壁的成核。
7.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中對于H(N,s。ft)< H < H(N,ffledia)的外 磁場，翻轉(zhuǎn)過程對應(yīng)于所述硬磁介質(zhì)層內(nèi)所述疇壁的傳播，因此引發(fā)介質(zhì)寫入過程。
8.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，還包括在該軟磁表面層和該磁介質(zhì)層 之間的額外的各向異性層，從而與熱穩(wěn)定性相關(guān)的可寫性增益得到拓展。
9.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中每個子層內(nèi)的各向異性大致恒定。
10.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中至少一個子層內(nèi)的各向異性是 成梯度的。
11.如權(quán)利要求10所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中所述傳播障壘提供(a)各向異 性下陷、(b)各向異性障壘(峰)和(c)雙層梯度結(jié)構(gòu)之一。
12.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中所述軟磁表面層包括作為軟磁 成核主層的C0/Ni、Co/Pd、Co/Pt多層、Co3PcU TbFeCo或CoCrPt合金，作為閾值釘扎層的非 常硬磁性的Co/Pd、Co/Pt多層、Co3Pt、CoPt、或FePt合金層，以及作為實(shí)際存儲層的中度各 向異性的 Co/Pd、Co/Pt、CoCrPt、CoPt、FePt 或 Co3Pt 層。
13.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中磁層具有離面、面內(nèi)或另一方向 的各向異性之一，且可以彼此共線。
14.如權(quán)利要求1所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，還包括在不同各向異性磁層之間的非磁中間層以用于獨(dú)立于磁層本身的磁屬性地來調(diào)節(jié)不同各向異性磁層之間的交換耦合。
15.一種多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，用于緊縮位圖案化介質(zhì)中的磁翻轉(zhuǎn)場分布且控制反 轉(zhuǎn)機(jī)制，包括交換彈簧，具有不同各向異性或各向異性梯度的至少三層，用于改善可寫性增益，該交 換彈簧具有軟磁表面層；硬磁介質(zhì)層；傳播障壘，包括在該軟磁表面層和該硬磁介質(zhì)層之間的薄的非常硬磁性的高各向異性 中間層，該中間層用作用于穿過該位圖案化介質(zhì)的疇壁傳播的閾值層或釘扎層；以及在該軟磁表面層和該硬磁中間層之間的薄的、非常軟磁性的低各向異性中間層，用于 允許在該非常軟磁性的層和該介質(zhì)層之間的界面處穩(wěn)定化疇壁且允許疇壁在傳播到該硬 磁層中之前在該非常軟磁性的層中的較大壓縮。
16.如權(quán)利要求15所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中所述軟磁表面層是成核主層， 該傳播障壘包括在該磁成核主層和該硬磁介質(zhì)層之間的具有恒定各向異性或成梯度的各 向異性的磁層或雙層，所述成核主層包括一個或更多鐵磁層或鐵磁耦合的層，該成核主層 中的各向異性小于該硬磁介質(zhì)層中的各向異性，該釘扎層的厚度小于該介質(zhì)中的交換長度 且其各向異性高于該硬磁介質(zhì)層中的各向異性。
17.如權(quán)利要求15所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中該傳播障壘降低該介質(zhì)層的臨 界傳播體積從而產(chǎn)生更窄的翻轉(zhuǎn)場分布。
18.如權(quán)利要求15所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中在低的外磁場中，翻轉(zhuǎn)過程對 應(yīng)于該軟磁層中垂直疇壁的成核。
19.如權(quán)利要求15所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中對于H(N,s。ft)< H < H(N,ffledia)的 外磁場，翻轉(zhuǎn)過程對應(yīng)于所述硬磁介質(zhì)層內(nèi)所述疇壁的傳播，因此引發(fā)介質(zhì)寫入過程。
20.如權(quán)利要求15所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，還包括在該軟磁表面層和該磁介質(zhì) 層之間的額外的各向異性層，從而與熱穩(wěn)定性相關(guān)的可寫性增益得到拓展。
21.如權(quán)利要求15所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中每個子層內(nèi)的各向異性大致恒定。
22.如權(quán)利要求15所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中至少一個子層內(nèi)的各向異性是 成梯度的。
23.如權(quán)利要求22所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中所述傳播障壘提供(a)各向異 性下陷、(b)各向異性障壘(峰)和(c)雙層梯度結(jié)構(gòu)之一。
24.如權(quán)利要求15所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，其中所述軟磁表面層包括作為軟磁 成核主層的C0/Ni、Co/Pd、Co/Pt多層、Co3PcU TbFeCo或CoCrPt合金，作為閾值釘扎層的非 常硬磁性的Co/Pd、Co/Pt多層、Co3Pt、CoPt、或FePt合金層，以及作為實(shí)際存儲層的中度各 向異性的Co/Pd、Co/Pt、CoCrPt、CoPt、FePt或Co3Pt層，且磁層具有離面、面內(nèi)或另一方向 的各向異性之一，且可以彼此共線。
25.如權(quán)利要求15所述的多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，還包括在不同各向異性磁層之間的 非磁中間層以用于獨(dú)立于磁層本身的磁屬性調(diào)節(jié)不同各向異性磁層之間的交換耦合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多各向異性分層磁結(jié)構(gòu)，用于緊縮位圖案化介質(zhì)中的磁翻轉(zhuǎn)場分布且控制反轉(zhuǎn)機(jī)制。本發(fā)明將交換彈簧概念拓展到更多變量和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。不同各向異性或各向異性梯度的三層或更多層增大了可寫性增益超越用于BPM的簡單的硬磁/軟磁雙層交換彈簧概念。該結(jié)構(gòu)具有薄的非常硬磁性的高各向異性中間層用作用于穿過整個介質(zhì)結(jié)構(gòu)的疇壁傳播的閾值層或釘扎層。此外或替代地，一般使用的軟磁表面層和硬磁介質(zhì)層之間的薄的非常軟磁性的低各向異性中間層允許疇壁快速開始傳播到介質(zhì)結(jié)構(gòu)的中央。介質(zhì)結(jié)構(gòu)的各種屬性可以更獨(dú)立地被調(diào)節(jié)已用于優(yōu)化，如果使用更高級的多各向異性層堆疊的話。
文檔編號G11B5/667GK101847417SQ20091026251
公開日2010年9月29日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者奧拉夫·赫爾維格, 托馬斯·豪特, 曼弗雷德·E·沙布斯 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司