具有穩(wěn)定層的寫入磁軛

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例一般涉及能夠通過(guò)磁疇控制提升數(shù)據(jù)記錄的磁性數(shù)據(jù)寫入器。根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，數(shù)據(jù)寫入器可被構(gòu)造成具有耦合至磁軛的寫入極。磁軛可被配置成具有使磁軛中存在的磁疇穩(wěn)定的穩(wěn)定層。附圖說(shuō)明圖1是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的一個(gè)示例性部分的框圖表示。圖2提供了能被用在圖1中所顯示的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的一部分中的示例數(shù)據(jù)寫入元件。圖3A和3B示出了示例磁性寫入元件的俯視圖。圖4顯示了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的示例磁性寫入元件的立體圖。圖5是示例磁性數(shù)據(jù)寫入器的立體圖。圖6一般地例示了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的示例磁性寫入元件的立體圖。圖7示出了示例磁性數(shù)據(jù)寫入器的立體圖。圖8提供了根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例進(jìn)行的磁性寫入元件制造例程的流程圖。具體實(shí)施例隨著對(duì)具有較高數(shù)據(jù)容量和數(shù)據(jù)傳遞速率的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的工業(yè)需求的增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)比特的大小以及數(shù)據(jù)編程的速度到達(dá)了磁性和結(jié)構(gòu)上的極限。例如，當(dāng)在數(shù)據(jù)比特被編程之后存在剩余磁通時(shí)，可能發(fā)生寫入后擦除(EAW)情形，因?yàn)槲醇与姷拇判詳?shù)據(jù)寫入器發(fā)射磁通，該磁通會(huì)非有意地影響毗鄰數(shù)據(jù)比特。增加的EAW實(shí)例——尤其在減小的形狀因子的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中——會(huì)降低數(shù)據(jù)存取可靠性并增加數(shù)據(jù)存取時(shí)間。在沒(méi)有對(duì)EAW的結(jié)構(gòu)控制的情況下，行業(yè)無(wú)法提供能夠在提高的數(shù)據(jù)比特密度環(huán)境中達(dá)成數(shù)據(jù)存取操作的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。因此，數(shù)據(jù)寫入器可被構(gòu)造成具有耦合至磁軛的寫入極，該磁軛被配置成具有使磁軛中存在的磁疇穩(wěn)定的穩(wěn)定層。對(duì)大多數(shù)磁性軟材料——像用在數(shù)據(jù)存取元件中的那些——的磁性控制由于許多因素而變得具有挑戰(zhàn)性，這些因素可至少包括升高的熱度以及數(shù)據(jù)寫入周期。具體地，至少部分地由于現(xiàn)代寫入器線圈所產(chǎn)生的大磁通以及諸如寫入極和磁軛之類的數(shù)據(jù)寫入組件的高能配置，在數(shù)據(jù)編程之后立即保持?jǐn)?shù)據(jù)寫入器中的磁化會(huì)是挑戰(zhàn)性的。盡管大多數(shù)數(shù)據(jù)寫入器最終將馳豫(relax)至能量最小化朗道(Landau)閉合磁疇(closuredomain)狀態(tài)，但是磁疇可能在數(shù)據(jù)寫入組件中徘徊達(dá)一延長(zhǎng)的時(shí)段，這會(huì)生成可影響數(shù)據(jù)寫入速度和可靠性的非期望亞穩(wěn)定磁狀態(tài)。在數(shù)據(jù)寫入組件上使用至少一個(gè)穩(wěn)定層可通過(guò)經(jīng)由經(jīng)調(diào)整的形狀各向異性和磁性材料選擇來(lái)操縱能量圖景(landscape)來(lái)降低非期望磁疇配置的風(fēng)險(xiǎn)。圖1一般地例示了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的示例數(shù)據(jù)換能部分100。在其中可有利地實(shí)施本技術(shù)的各實(shí)施例的各個(gè)環(huán)境中示出了換能部分100。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例并不因此環(huán)境而限于此，而是可在各種不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，以控制磁疇并減輕諸如EAW之類的非有意磁通生成狀況。換能部分100被構(gòu)造成具有致動(dòng)組件102，該致動(dòng)組件在存在于磁性存儲(chǔ)介質(zhì)108上的編程數(shù)據(jù)比特106之上定位換能頭104。存儲(chǔ)介質(zhì)108被附接到主軸馬達(dá)110，主軸馬達(dá)110在使用過(guò)程中旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生空氣承載表面(ABS)112，致動(dòng)組件102的滑塊部分114在空氣承載表面112上飛行，以將包括換能頭104的頭懸架組件(HGA)116定位在介質(zhì)108的所需部分之上。換能頭104可包括一個(gè)或多個(gè)換能元件，如磁性寫入器和磁性響應(yīng)性讀取器，它們操作以分別進(jìn)行編程和從存儲(chǔ)介質(zhì)108讀取數(shù)據(jù)。由此，致動(dòng)組件102的受控運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了換能器與在存儲(chǔ)介質(zhì)表面上所定義的數(shù)據(jù)磁道(未示出)的對(duì)準(zhǔn)，以寫入、讀取以及重寫數(shù)據(jù)。圖2顯示了能被用在圖1的換能頭104中的示例磁性數(shù)據(jù)寫入器120的立體圖。數(shù)據(jù)寫入器120可具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)磁極，這些導(dǎo)磁極用于使磁通沿預(yù)定方向通過(guò)毗鄰數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。一種這樣的極可類似于寫入極122被配置成在ABS遠(yuǎn)端具有相對(duì)大的圍長(zhǎng)(girth)且逐漸變細(xì)至減小寬度的極尖端124，以將磁通聚焦在毗鄰數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的特定區(qū)域。雖然可按照任何數(shù)目的不受限的大小、形狀、和對(duì)漏斗磁化的定向來(lái)配置寫入極122，但是寫入極122可被耦合至磁軛126，該磁軛126被適配成從寫入線圈(未示出)向?qū)懭霕O122提供磁化。如所示，磁軛126可被構(gòu)造成在物理上大于寫入極122，這可有助于向?qū)懭霕O尖端124充分地供應(yīng)磁通。然而，寬磁軛126可向磁疇提供充足的表面區(qū)域，以便以亞穩(wěn)定狀態(tài)被陷獲，如由區(qū)域128一般地例示的。圖3A和3B分別提供了構(gòu)造成使磁疇穩(wěn)定并消除亞穩(wěn)定狀態(tài)的數(shù)據(jù)寫入器130的一部分的俯視圖。如圖3A中所示的，寫入極132被連接至磁軛134，該磁軛被配置成具有(平行于ABS測(cè)得的)預(yù)定寬度136，其大于寫入極132的寬度。磁軛134可產(chǎn)生多個(gè)磁疇，這些磁疇可變得不穩(wěn)定，尤其是緊接著數(shù)據(jù)編程周期之后。為了減輕此類不穩(wěn)定性，穩(wěn)定層138可被定位在磁軛134上，以提供釘扎磁化140，如圖3B中所顯示的，該釘扎磁化交換耦合至磁軛134并有助于積極地使Landau閉合磁疇更令人滿意。穩(wěn)定層138的形狀、大小、位置和材料可被調(diào)節(jié)以向磁軛134提供預(yù)定量的硬磁化，從而促進(jìn)磁疇閉合。通過(guò)將穩(wěn)定層138配置成梯形(如圖所示)而使用的形狀各向異性可以在調(diào)節(jié)期間被選擇，以便與形成永磁體的穩(wěn)定層138相結(jié)合，從而生成釘扎磁化140，該釘扎磁化可在數(shù)據(jù)比特編程周期之后使磁軛134的自然磁化142更快速地馳豫。在一些實(shí)施例中，穩(wěn)定層138被調(diào)節(jié)成其他形狀，諸如矩形和菱形，同時(shí)反鐵磁性材料被用于形成穩(wěn)定層138并與磁軛134交換耦合。不管穩(wěn)定層138的經(jīng)調(diào)節(jié)的配置如何，如圖3B中所示的閉合磁疇的手性(chirality)由釘扎磁化140來(lái)設(shè)置，并且阻止劣種(rogue)磁化發(fā)展成亞穩(wěn)定狀態(tài)。圖4顯示了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的示例數(shù)據(jù)磁軛150的立體圖。磁軛150具有單個(gè)連續(xù)主體152，該單個(gè)連續(xù)主體具有定位在主體152的相對(duì)側(cè)上的第一和第二穩(wěn)定層154和156。如圖所示，第一和第二穩(wěn)定層154和156關(guān)于縱軸Y軸和橫軸Z軸兩者被放置在磁軛主體152的相對(duì)側(cè)上。雖然并非是必需或限制，但是第一和第二穩(wěn)定層154和156可被個(gè)體地形成或者共同被調(diào)節(jié)成提供適于促進(jìn)閉合磁疇的相同或不同的釘扎磁化。即，第一穩(wěn)定層154可被形成為梯形，形成為永磁體，并且具有在第一方向上流動(dòng)的磁化，而第二穩(wěn)定層156可以是矩形的，被構(gòu)造成反鐵磁體，并且具有在與第一方向不同的第二方向上流動(dòng)的磁化。此類可配置性允許使具有各種形狀、大小、和磁疇數(shù)目的磁性組件穩(wěn)定。圖5提供了另一示例數(shù)據(jù)寫入磁軛160，其進(jìn)一步例示了調(diào)節(jié)第一和第二穩(wěn)定層162和164以促進(jìn)磁疇閉合的能力。第一穩(wěn)定層162被形成為梯形并耦合至磁軛主體166的頂表面，而第二穩(wěn)定層164被形成為半圓并耦合至主體166的底表面，直接位于第一穩(wěn)定層162下方。與圖4的穩(wěn)定層154和156相比，穩(wěn)定層162和164被設(shè)置成向磁軛主體166的相同區(qū)域提供釘扎磁化。在第一和第二穩(wěn)定層162和164的位置在磁軛主體166的相同部分上的情況下，釘扎磁化可與反磁化方向結(jié)合，以給予比單個(gè)穩(wěn)定層所能提供的更大的磁疇控制。各個(gè)實(shí)施例可操縱穩(wěn)定層162和164的厚度，以調(diào)節(jié)釘扎磁化的強(qiáng)度，但是此類配置可針對(duì)個(gè)體部分或整個(gè)磁化層進(jìn)行。例如，第一穩(wěn)定層162的核心部分168可具有比層162的翼部分170更大的厚度(沿Y軸測(cè)量)。對(duì)磁軛160的調(diào)節(jié)不僅僅限于穩(wěn)定層162和164。圖6示出了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的配置成具有雙主體層182和184的示例數(shù)據(jù)寫入器磁軛180。每個(gè)主體層182和184可由可具有或可不具有共同材料組成和磁性質(zhì)的連續(xù)薄膜構(gòu)造而成。在圖6中所示的實(shí)施例的情況下，主體層182和184被交換耦合以產(chǎn)生比在磁軛主體是單個(gè)連續(xù)層時(shí)更大數(shù)目的磁疇186。通過(guò)調(diào)節(jié)具有雙主體層182和184的磁軛180，經(jīng)調(diào)節(jié)的穩(wěn)定層188的配置可不同于圖3A-5中所例示的層。即，在調(diào)節(jié)穩(wěn)定層的厚度、材料、形狀和位置時(shí)，可計(jì)及局部化在磁軛180的相對(duì)側(cè)上的增加的磁疇的數(shù)目。圖7提供了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的已經(jīng)歷穩(wěn)定層調(diào)節(jié)的另一數(shù)據(jù)寫入器磁軛200的立體圖。磁軛200具有第一和第二連續(xù)磁軛層202和204，該第一和第二連續(xù)磁軛層分別具有配置成促進(jìn)閉合磁疇且更快速地馳豫來(lái)自所連接寫入極的磁化輻射的穩(wěn)定層206和208。如圖所示，每個(gè)磁軛層202和204具有第一公共厚度210，而每個(gè)穩(wěn)定層206和208具有第二公共厚度。對(duì)相應(yīng)磁軛層202和204的磁疇的控制可通過(guò)任何數(shù)目個(gè)不受限的經(jīng)穩(wěn)定層調(diào)節(jié)的配置來(lái)達(dá)成。在圖7中，每個(gè)穩(wěn)定層206和208被調(diào)節(jié)成共同形狀、大小、和反鐵磁材料。此類配置可產(chǎn)生穩(wěn)定層206和208與相應(yīng)的磁軛層202和204之間的反鐵磁交換耦合。然而，一些實(shí)施例在磁軛層與穩(wěn)定層之間布置諸如釕和鉭之類的種子層，以提供RKKY耦合。其他實(shí)施例將種子層與對(duì)諸如鈷鐵(CoFe)之類的導(dǎo)電材料的撒播(dusting)相結(jié)合，以確保強(qiáng)反鐵磁耦合。由于存在雙磁軛層202和204(其對(duì)應(yīng)于分開(kāi)的朗道(Landau)閉合磁疇)，因此可選擇穩(wěn)定層206和208的經(jīng)共同調(diào)節(jié)的的配置。由此，如果穩(wěn)定層206和208被基本上類似地調(diào)節(jié)，則穩(wěn)定層206和208可更和諧地一致動(dòng)作以控制雙磁軛層202和204中的剩余磁化。然而，此類調(diào)節(jié)并非是必需的，并且在一些實(shí)施例中，穩(wěn)定層206和208具有相當(dāng)不同的結(jié)構(gòu)和磁性配置。用于調(diào)節(jié)磁軛主體和穩(wěn)定層的能力允許可以各種制造方式形成的多個(gè)可能的配置，這些配置都不是必需或受限制的。圖7提供了根據(jù)各個(gè)實(shí)施例執(zhí)行的、用于調(diào)節(jié)寫入磁軛以阻止亞穩(wěn)定磁性狀態(tài)并促進(jìn)閉合磁疇的示例數(shù)據(jù)寫入元件制造例程220。例程220始于在步驟222中確定磁軛的配置。在步驟222中進(jìn)行的評(píng)估可導(dǎo)致不受限的各種磁軛配置，這些磁軛配置可與諸如磁軛層的數(shù)目、材料、寬度、和厚度之類的任何數(shù)目個(gè)特性有關(guān)。通過(guò)在步驟222中設(shè)計(jì)了磁軛，步驟224隨后形成具有預(yù)定配置的磁軛。接著，判決226確定是否將采用反鐵磁耦合來(lái)將至少一個(gè)穩(wěn)定層連接至磁軛。如果將不使用反鐵磁耦合，則步驟228在隨后選擇穩(wěn)定層配置，這具有不受限的數(shù)目個(gè)特性要評(píng)估和確定，諸如但不限于穩(wěn)定層的數(shù)目、層厚度、材料、大小和形狀。隨后通過(guò)根據(jù)預(yù)定設(shè)計(jì)形成穩(wěn)定層來(lái)在步驟230中實(shí)現(xiàn)結(jié)果所得的穩(wěn)定設(shè)計(jì)。如果將使用反鐵磁耦合，則步驟232將種子層沉積到磁軛上以允許穩(wěn)定層的生長(zhǎng)。步驟232還可將導(dǎo)電化合物撒播到種子層上以進(jìn)一步確保強(qiáng)反鐵磁耦合，但是此類附加撒播并非是必需的。種子層的沉積使例程前進(jìn)至步驟228中穩(wěn)定層的設(shè)計(jì)，以及步驟230中設(shè)計(jì)的形成。通過(guò)調(diào)節(jié)磁軛和穩(wěn)定層的配置，例程220可制造具有促進(jìn)一個(gè)或個(gè)朗道(Landau)閉合磁疇的預(yù)定磁性的數(shù)據(jù)寫入元件。然而，例程220不限于圖8中所示的過(guò)程，因?yàn)楦鱾€(gè)判決和步驟可被省去、改變和添加。例如，判決226和步驟228可與步驟222共同進(jìn)行，以使得在沉積任何組分之前完整地設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)寫入元件?？衫斫?，本公開(kāi)中描述的磁性數(shù)據(jù)寫入元件的配置和材料特性允許通過(guò)降低寫入磁軛和寫入極中非預(yù)期磁疇配置的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)提升的磁性編程。此外，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)寫入元件的各個(gè)層的能力允許加快地磁性馳豫至閉合磁疇，這可對(duì)應(yīng)于高面密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中進(jìn)行寫入之后的減少的擦除。另外，盡管各個(gè)實(shí)施例已涉及磁編程，但應(yīng)當(dāng)理解，所要求保護(hù)的技術(shù)可易于在任意數(shù)量的其他應(yīng)用(諸如數(shù)據(jù)感測(cè)和固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用)中使用。將理解，盡管在先前描述中連同各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)一起闡述了本公開(kāi)的各實(shí)施例的許多特性和優(yōu)勢(shì)，但是此詳細(xì)描述僅僅是示例性的，并且可以在細(xì)節(jié)上作出修改，尤其在由表達(dá)所附權(quán)利要求的術(shù)語(yǔ)的寬泛的一般含義所指示的盡可能范圍內(nèi)在本公開(kāi)的原理內(nèi)對(duì)部件的結(jié)構(gòu)和布置的諸方面作出修改。例如，在不偏離本發(fā)明技術(shù)的精神和范圍的情況下，特定元件可以取決于特定應(yīng)用而變化。