專利名稱：磁記錄方法和磁記錄設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高密度磁記錄方法和實施該方法的磁記錄設備。
傳統(tǒng)上，已知的有通過磁頭在磁記錄介質上記錄信號并通過該磁頭從該磁記錄介質再現該信號的設備。這種設備的一個例子，是磁盤設備。另外，已知的還有磁-光記錄設備。在這種磁-光記錄設備中，在激光束被照射到記錄介質上的同時，一種信號通過磁頭被記錄在記錄介質上，且記錄信號通過激光束的Kerr旋轉而得到再現。這種磁-光記錄設備的一個例子，是一種光盤驅動器-其中激光被照射到記錄介質上以改變其狀態(tài)從而記錄信號，且狀態(tài)改變得到檢測以再現該信號。這些類型的記錄方法和設備實現了1GB/cm2的記錄密度，并預期在將來實現10GB/cm2的記錄密度。
然而，當大量的數據需要得到處理時，上述1至10GB/cm2的記錄密度是不夠的。因此，傳統(tǒng)的方法和設備不令人滿意。
另外，對于鈷細顆粒，已經觀測到了自旋渦旋(spin vortices)的存在(A.Tonomura等，Physics Rev.Lett.，Vol.44 No.21(1980)，p.1430)。
進一步地，對坡莫合金細顆粒的薄膜磁化過程的研究，揭示了一種現象—其中自旋渦旋是在磁疇的形成過程中產生的(D.R.Fredkin等人，IEEE Trans.MAG，Vol.26 No.5(1990)，p.1518；K.Ruage等人，J.Appl.Phys.，Vol.79 No.8(1996)，p.5075)。
另外，在諸如鋇-鐵氧體的具有大的單軸磁各向異性的圓形樣品的磁化過程的計算機模擬中，對自旋渦旋結構的前提已經進行了計算(Y.Ishii等人，J.Appl.Phys.，Vol.81 No.4(1997)p.1847)。
雖然對于磁結構已經進行了觀測和研究，還沒有提出利用自旋渦旋進行磁記錄的想法。
為了利用自旋渦旋進行磁記錄，本發(fā)明人在理論上闡明了在磁薄膜中形成自旋渦旋的機制和條件，并發(fā)現了自旋渦旋的形成與薄膜磁性之間的關系。進一步地，根據這種發(fā)現，發(fā)現了用于在其中各個自旋渦旋被用作記錄單元的情況下寫入、讀取或蓋寫信號的條件，并發(fā)現自旋渦旋雖然是具有約10nm的非常小的尺寸的記錄單元，它是磁和熱穩(wěn)定的因而可被實際用于磁記錄。
本發(fā)明提出了一種新穎的磁記錄方法和設備，其中各個自旋渦旋被用作記錄單元，并提出了磁頭的性質和用作磁記錄介質的磁薄膜的性質—這些性質是自旋渦旋記錄所特有的。
考慮到上述情況，本發(fā)明的一個目的，是提供一種磁記錄介質和設備，該方法和設備利用了自旋渦旋作為記錄單元且它能夠實現高密度記錄。
為了實現該目的，本發(fā)明提供了以下的方法和設備。
(1)一種磁記錄方法，其中信號磁場被加到磁薄膜的精細區(qū)上，以形成由圍繞處于中心的垂直磁化的環(huán)形磁力線構成的自旋渦旋，從而記錄一個信號，且自旋渦旋的磁化得到探測，以再現記錄的信號。
(2)上述(1)中描述的磁記錄方法，其中與記錄信號相應的自旋渦旋的磁化方向被倒轉，以蓋寫記錄信號。
(3)上述(2)中描述的磁記錄方法，其中信號的記錄或蓋寫是在磁薄膜被加熱的同時進行的。
(4)上述(2)中描述的磁記錄方法，其中信號的記錄、蓋寫和再現中的任何一種操作或它們的組合，是利用一種柱形磁針進行的。
(5)上述(1)中描述的磁記錄方法，其中記錄信號通過磁薄膜的去磁化而得到擦除。
(6)一種磁記錄設備，包括一種磁薄膜，在其上在把信號磁場加到其一個精細區(qū)上時，形成了由圍繞處于中心的垂直磁化的環(huán)形磁力線構成的自旋渦旋；信號記錄裝置，用于在該磁薄膜上記錄信號；以及信號再現裝置，用于探測自旋渦旋的磁化，以再現記錄信號。
(7)上述(6)中描述的一種磁記錄設備，其中磁薄膜是由具有大體等于或小于磁疇壁的厚度的厚度的超薄膜形成的。
(8)上述(6)中的磁記錄設備，其中磁薄膜是由具有低平面內磁各向異性的磁薄膜形成的。
(9)上述(6)中的磁記錄設備，其中磁薄膜具有與磁薄膜的表面垂直的一個易磁化軸。
(10)上述(6)中的磁記錄設備，其中磁薄膜是由圓形薄膜的陣列形成的。
(11)上述(6)中的磁記錄設備，其中磁薄膜是形成在軟磁細導線構成的網格上的。
(12)上述(6)中的磁記錄設備，其中磁薄膜是形成在盤陣列上的薄膜，每一個盤都是由具有高磁通量密度的材料制成的并具有小于自旋渦旋的直徑。
(13)上述(6)中的磁記錄設備，其中磁薄膜是形成在盤的陣列上的，每一個盤都是由磁鐵或抗鐵磁材料制成的并具有小于自旋渦旋的直徑，因而該磁薄膜具有在與各個盤相應的位置處的局部垂直磁各向異性。
(14)上述(6)中的磁記錄設備，進一步包括通過使與記錄信號相應的自旋渦旋的磁化方向倒轉而蓋寫記錄的信號的裝置。
(15)上述(6)中的磁記錄設備，進一步包括用于當信號被記錄或蓋寫到磁薄膜上時加熱磁薄膜的裝置。
(16)上述(6)中的磁記錄設備，進一步包括用于通過磁薄膜的去磁化而擦除記錄的信號的裝置。
(17)上述(6)中的磁記錄設備，進一步包括柱形的磁針，它被用于信號的記錄、蓋寫和再現中的任何一種操作或它們的組合。
根據本發(fā)明的磁記錄方法和設備使得能夠進行1TB/cm2的高密度記錄，因而能夠提供具有萬億位量級的大容量的緊湊的存儲裝置。
雖然根據本發(fā)明的磁記錄方法和設備是基于磁記錄的，把自旋渦旋用于磁記錄使得能夠構成基于新的理論上的記錄單元，從而能夠實現1000倍于傳統(tǒng)方法所能夠實現的記錄密度。


圖1(a)和1(b)顯示了記錄在根據本發(fā)明的記錄介質(磁超薄膜)上的正和負自旋渦旋的磁結構。
圖2(a)和2(b)顯示了根據本發(fā)明的、其中自旋渦旋被用作記錄單元的磁記錄的概念。
圖3(a)-3(d)是示意圖，它們均顯示了用于根據本發(fā)明的自旋渦旋記錄的記錄介質的示例性結構；且圖4(a)-4(c)是示意圖，顯示了根據本發(fā)明的采用自旋渦旋的磁記錄的示例性操作。
以下詳細描述本發(fā)明的實施例。
在本發(fā)明中，形成在磁薄膜的精細區(qū)中的磁結構被用作記錄單元。該精細磁結構包括形成在其中心的、與薄膜的表面相垂直的垂直磁化，以及圍繞位于中心處的磁力線的環(huán)形磁力線。雖然磁結構的大小取決于磁薄膜的材料，該磁結構具有約10nm的半徑。
用作本發(fā)明中的記錄單元的精細磁結構，由于其形狀，將被稱為“自旋渦旋”。
以下描述本發(fā)明的概念。
假定磁薄膜的飽和磁化的幅度是MS；且磁薄膜在膜平面內是磁各向同性的，具有與膜平面垂直的單軸各向異性，且各向異性常數是K。當縱向方向對應于一個易磁化軸時，K取負值。
當磁薄膜的厚度接近一個臨界厚度tS＝(A/2πMS2)1/2時，其中A是磁薄膜的交換作用的硬度常數，自旋由于強的交換作用而沿著膜的厚度方向排列。另外，即使當膜厚度等于或小于磁疇壁的厚度tW＝(A/|K|)1/2時，自旋的方向沿著厚度方向沒有大的改變。
根據本發(fā)明的自旋渦旋的特征，在于其磁結構沿著磁薄膜的厚度方向基本上不發(fā)生改變且磁薄膜的厚度不大于tw。這種非常薄的膜將被稱為“超薄膜”。在磁超薄膜中，自旋渦旋具有半徑D≈2.5[A/(K+2πMS2)]1/2。由于K是負的，半徑D隨著單軸各向異性程度的減小、飽和磁化MS的增大、以及值A即磁材料的居里溫度的減小而減小(當磁薄膜具有其中K為正的平緩平面時，半徑D隨著各向異性常數的增大而減小)。表1顯示了典型的磁材料—即Fe、鈷和Ni—的超薄膜的D值。在Fe的情況下，(100)面變成了膜表面。在鈷的情況下，(001)面變成了膜表面。在Ni的情況下，(111)面變成了膜表面。
表1
在Fe(它是通常采用的磁材料)的情況下，半徑D變?yōu)?nm。自旋渦旋取穩(wěn)定狀態(tài)，其中在中心的垂直磁化指向沿著與薄膜的法線的負方向，或者是處于這樣的穩(wěn)定狀態(tài)—即其中在中心的垂直磁化是指向沿著薄膜的法線的正方向。當不比逆轉磁場HS弱的一個磁場被沿著相反的方向被加上時，在中心處的垂直磁化的方向被反向，因而自旋渦旋在兩種狀態(tài)之間切換。反向的磁場HS由HS≈(2K/MS)+4πMS表示，且在Fe的情況下為2.10T。表1顯示了對于用上述磁材料形成的薄膜的HS的值。
由于自旋渦旋的半徑D由D≈2.5(2A/(MSHS))1/2表示，反向磁場隨著自旋渦旋的半徑的減小而增大。進一步地，當不小于HS的磁場被加到一個去磁的超薄膜上時，所形成的自旋渦旋的取向沿著所加的磁場的方向。然而，在這兩種情況下，HS的散布被置于約2D。各個自旋渦旋都具有約0.32MS的磁化。在此情況下，每個自旋渦旋的飽和磁化mS的幅度由mS＝(0.32MS)(πD2t)表示，其中t是超薄膜的厚度，且在Fe的情況下為2.3×10-15emu。當利用磁檢測器檢測到這種磁化時，自旋渦旋及其取向的有/無能夠得到探測。當磁場HS根據所要記錄的信號而被導通或關斷時，在磁超薄膜上形成了正或負的自旋渦旋，從而能夠借助作為磁記錄單元的各個自旋渦旋來記錄電信號。
采用自旋渦旋而進行的記錄是二進制記錄，且可以對各個記錄單元進行蓋寫。因此，能夠對各個記錄單元進行超越(在一定的存儲位置寫入信息并同時破壞以前存儲在該位置的信息的操作)。記錄的信號可通過探測記錄的自旋渦旋的磁化而得到探測。
如上所述，本發(fā)明人發(fā)現了利用磁超薄膜的自旋渦旋的條件—這些自旋渦旋每一個都被用作具有約10nm的大小的磁記錄單元。表1顯示了對于用典型磁材料形成的各種超薄膜被用作磁記錄單元的單個自旋渦旋的特性。
由于自旋渦旋基本上具有穩(wěn)定的磁結構，當采用高密度記錄時，與傳統(tǒng)的磁記錄技術相比，根據本發(fā)明利用自旋渦旋進行的磁記錄被認為是穩(wěn)定的，雖然采用了約10nm的非常小的記錄單元。這是本發(fā)明的一個重要的特征，因為在傳統(tǒng)磁記錄技術的情況下，當記錄單元減小到約100nm的大小時，各個記錄單元的磁化由于磁場的泄漏或熱擾動而減小或消失，從而引起了穩(wěn)定性的降低。
雖然自旋渦旋的穩(wěn)定性要求記錄或蓋寫時有強磁場，當將要進行記錄或蓋寫的磁薄膜被局部加熱時，所需的磁場強度可得到降低。即，由于薄膜的磁場強度由于加熱而降低，從而引起了逆轉磁場的降低，因而有可能借助弱磁場來進行記錄或蓋寫。
記錄信號可通過熱去磁而被擦除。激光束可被用于局部加熱。
本發(fā)明中采用的用于薄膜的穩(wěn)定磁材料是軟磁材料，而傳統(tǒng)的磁記錄介質是用硬磁材料制成的。較好地，在薄膜的平面內沒有磁各向異性。沒有磁各向異性的材料的一個例子是Ni-Fe合金。已知的沒有晶體磁各向異性且其磁致伸縮常數為零的一種材料是坡莫合金。
其磁致伸縮常數為零的非晶磁材料、FeAISi合金、以及MnZn鐵磁材料(氧化材料)也可得到采用。使用這些材料使得能夠形成無平面內磁各向異性的磁薄膜。由于在這些薄膜中K＝0，在理論上HS大約為4πMS。
由于在具有20nm或更小的厚度的超薄膜的形成中采用了根據本發(fā)明的磁薄膜，該薄膜可以用平常的軟磁材料制成。當在適當的基底層上形成厚度為10nm的Fe、Ni或Co超薄膜從而形成表1所示的薄膜時，所形成的薄膜呈現出沿著與膜垂直的方向上的磁各向異性，但在膜平面內是各向同性的。由于K＜0，HS的值小于4MS(表1)。根據使用目的，磁薄膜的支撐部分由諸如玻璃、塑料或諸如Al或Si的晶體材料制成。
所希望的是根據本發(fā)明的磁薄膜是以這樣的方式形成的—即使得能夠在磁薄膜被用作在其上借助自旋渦旋進行記錄的磁記錄介質時能夠方便地在膜上的預定位置形成自旋渦旋。
在一種方法中，磁記錄介質是由薄膜盤的陣列形成的，每一個盤的直徑等于或小于自旋渦旋的直徑，且自旋渦旋根據信號而被形成在一個薄膜盤中，從而記錄該信號。各個盤中形成的自旋渦旋具有取決于盤的直徑的固有磁化。因此，當盤的直徑按照需要而被改變時，正和負的自旋渦旋的磁化被改變，因而可以實現多值信號的磁記錄。因此，根據本發(fā)明的磁薄膜被用作用于信息處理的先進的記錄介質。
在另一方法中，由具有高磁通量密度的磁材料形成的盤、磁鐵、或一種抗鐵磁材料形成且其直徑等于或小于自旋渦旋的直徑的盤被加到薄膜上形成自旋渦旋的預定位置。由于在盤與薄膜相連的位置處薄膜的MS值和K值局部增大，薄膜的HS值減小，因而在該位置形成了穩(wěn)定的自旋渦旋。
在又一種方法中，設置了由軟磁材料形成并具有比自旋渦旋的直徑窄的寬度的兩組直條，從而使這兩組條彼此垂直交叉而形成網格；且在其上形成磁薄膜。在此情況下，HS的值在各個直的部分中小且在兩個條的交點處由于軟磁條的厚度的增大而變得更小。
因此，在兩個條的交點處可形成最穩(wěn)定的自旋渦旋。由于在磁薄膜上可形成能夠形成穩(wěn)定自旋渦旋的位置或自旋渦旋沿著其移動的通道，不僅能夠制成用于進行磁記錄的設備或存儲裝置，而且還能夠形成具有多種信號處理功能的設備。根據本發(fā)明的自旋渦旋在施加了具有梯度的磁場時發(fā)生移動。因此，能夠構成采用自旋渦旋的邏輯運算元件。
在用于寫入和蓋寫自旋渦旋的所謂寫入頭中，較好地是采用柱形磁針，因為柱形磁針產生相對于柱形磁針的尖端對稱的磁場。所希望的最大磁場強度是HS。針用具有高磁通量密度的軟磁材料制成，從而使尖端的直徑大體等于自旋渦旋的直徑。隨后，在針被用作芯的情況下形成了電磁鐵，從而形成了根據電信號產生所希望的磁場的磁頭。該磁頭使得能夠借助自旋渦旋進行信號寫入和蓋寫。
在其中通過激光束等的照射而使記錄介質被局部加熱的熱磁記錄的情況下，即使當頭所產生的磁場比HS弱時，也能夠進行寫入和蓋寫。進一步地，用磁材料制成的磁針可以被用作寫入頭。在此情況下，磁薄膜與寫入頭之間的距離根據信號而改變。特別地，當磁部件之間的交換力得到利用時，寫入和蓋寫可利用具有高的有效強度的磁場而進行。
在本發(fā)明中，一種高靈敏的磁檢測器被用于探測記錄自旋渦旋的磁化，且可以采用探頭掃描顯微鏡采用的技術或為探測隧道電流、磁力、或交換力而設計的顯微鏡所采用的技術。基于磁-電阻效應或磁-光效應的探測可被用于信號讀出。特別地，能夠探測單個的自旋的掃描自旋顯微鏡可被有利地用于探測精細磁化。
以下描述本發(fā)明的實施例。
圖1(a)和1(b)顯示了記錄在根據本發(fā)明的記錄介質(磁超薄膜)上的正和負自旋渦旋的磁結構，其中圖1(a)顯示了在介質的平面內的正和負自旋渦旋的磁分布，且圖1(b)顯示了沿著與介質的平面垂直的方向的自旋渦旋的磁分布(適于正自旋的情況)。
當相對于介質表面的法線的磁化傾角用θ表示且距自旋渦旋的中心的距離用ρ表示時，記錄在記錄介質上的自旋渦旋的磁化分布由以下公式表示d2θ/dx2+dθ/xdx+[1-(1/x2)]sinθcosθ＝0其中x＝ρ/((2A/MSHS)1/2)。
自旋渦旋的半徑D被定義為中心與MZ變?yōu)?.9MS的徑向位置之間的距離。
圖2(a)和2(b)顯示電流根據本發(fā)明的磁記錄的概念，其中自旋渦旋被用作記錄單元，其中圖2(a)顯示了記錄在記錄介質上的自旋渦旋陣列，且圖2(b)顯示了在沿著圖2(a)中的虛線A-A表示的記錄道取的剖視圖中的磁化狀態(tài)。
在圖2(a)和2(b)中，標號1表示了用作記錄介質的磁超薄膜，標號2表示了正和負記錄自旋渦旋，且標號3表示了記錄道。在各個記錄自旋渦旋的中心處的垂直磁化的方向用箭頭表示。標號2D表示了自旋渦旋的直徑，且標號t表示了記錄介質的厚度。
如上所述，自旋渦旋以陣列的方式被記錄在記錄介質1上，從而形成了記錄道3。記錄介質1用磁超薄膜制成，且正和負的記錄自旋渦旋2被排列在其上。
圖3(a)-3(d)分別是顯示根據本發(fā)明的自旋渦旋記錄采用的記錄介質的示例性結構，且在各個圖中一個箭頭表示了記錄表面。
圖3(a)顯示了形成在一個支撐部分上的超薄膜記錄介質。該超薄膜記錄介質是用具有基本上無平面內磁各向異性的軟磁材料形成的。標號10表示了該支撐部分，且標號11表示了用基本上無平面內磁各向異性的軟磁材料制成的超薄膜記錄介質。
圖3(b)顯示了設置在支撐部分上的軟磁超薄膜的盤陣列形成的記錄介質。標號10表示了該支撐部分，且標號13表示了軟磁超薄膜盤。
圖3(c)顯示了形成在一個網格上的記錄介質(支撐部分被省略了)—該網格是由兩組軟磁超薄膜細線形成的。標號21表示了記錄介質，且標號22和23表示了形成網格的軟磁細線。
圖3(d)顯示了一種軟磁超薄膜記錄介質，其上加有磁盤的陣列，而每一個盤的直徑都小于所要記錄的自旋渦旋的直徑。記錄介質21的磁盤24每一個都是由具有高磁通量密度的軟磁材料、沿著與盤表面垂直的方向磁化的磁鐵、或具有與盤表面垂直的易磁化軸的抗鐵磁材料制成的。
圖4(a)-4(c)是示意圖，顯示了采用根據本發(fā)明的自旋渦旋的磁記錄的示例性操作。
如圖4(a)所示，一種電磁頭(具有高磁通量密度的軟磁柱形芯)34被用于寫入或蓋寫信號。即，通過把信號電流加到電磁頭34上，在電磁頭34的端部處的泄漏磁場得到改變，從而在記錄介質31上形成了自旋渦旋33，或使自旋渦旋的磁化方向逆轉。因此，該信號得到寫入或蓋寫。記錄介質31與電磁頭34之間的距離h被保持恒定。電磁頭34的位置可相對于記錄介質31而以所需的精度得到改變，從而使電磁頭34進行掃描。標號32表示了電磁頭34的中心線，且標號35表示了電流i通過其流動的線圈。
圖4(b)顯示了熱磁記錄的一個例子。柱形磁針36與記錄介質31之間的距離h根據信號而改變。當記錄介質31通過與距離h的減小(接近)同時的加熱激光脈沖37的照射而被局部加熱時，形成了一個自旋渦旋33。另外，當激光在其中距離h已經被增大的狀態(tài)下進行照射時，自旋渦旋33通過熱去磁而被擦除。柱形磁針36可在記錄介質上進行掃描。
圖4(c)是自旋渦旋探測(記錄信號的再現)的一個例子。
探測是根據隧道電流方法進行的。即，一個導電柱形針被用作探測頭38。在使探測頭38在記錄介質31上行進的同時，用電流測量裝置39測量探測頭38與記錄介質31之間的電阻。因此，以磁-電阻效應所產生的隧道電流的改變的形式，探測自旋渦旋33的磁化方向和幅度。探測頭38與記錄介質31之間的距離h被保持不變。
例1用MgO單晶作支撐部分，且在超高真空中在該支撐部分的一個預定晶面上生長出1nm厚的埋層。隨后，把Fe、Co、或Ni汽相淀積至10nm的厚度。因此，制成了表1所示的磁薄膜。這些薄膜每一個都是細晶體顆粒的聚集，這些顆粒具有纖維結構—其中特定的晶軸與薄膜的表面垂直。由于薄膜是多晶的，其平面內磁各向異性小。用Fe單晶制成磁針，從而使該Fe單晶的[100]軸變?yōu)橹行妮S。隨后，尖端受到電拋光、離子研磨、以及在強電場中的蒸發(fā)，以形成沿著(100)面的尖端表面。用該磁針作為芯，形成了一個電磁鐵，它被用作寫入頭。使該寫入頭從法線方向接近磁薄膜，且尖端的磁化方向根據信號電流而改變，從而把信號寫入到磁薄膜上。
在電子顯微鏡下進行的測量表明，記錄的自旋渦旋的大小在Fe的情況下約為15nm，在Co的情況下約20nm，且在Ni的情況下約35nm。在掃描自旋顯微鏡下進行的測量表明記錄的自旋渦旋的磁化在Fe的情況下為550G，在Co的情況下是450G，且在Ni的情況下是150G。大小和磁化顯示出與表1所示的理論值的接近。
例2在玻璃基底上汽相淀積80％的Ni與20％(原子百分比)Fe的合金，從而形成厚度為10nm的多晶膜盤。平面內磁各向異性小。在一個樣品中形成了直徑40nm的盤，且在另一樣品中形成直徑20nm的盤。用Ni形成一個磁針，且以該磁針為芯形成電磁鐵。該電磁鐵被用作寫入頭。使該寫入頭從法線方向接近用作記錄介質的各種盤，且激光脈沖與信號電流的施加同時地進行照射。在記錄介質盤中沿著與頭的磁化方向相同的方向形成了一個自旋渦旋，且信號得到記錄。記錄的自旋渦旋的磁化對于直徑40nm的盤為200G，且對于直徑20nm的盤是50G。在本例中，記錄操作在信號電流的幅度改變的同時得到重復。結果，證實了即使當頭的尖端部分的最大磁場小于逆轉磁場時也能夠寫入信號。
例3組份與例2中使用的相同的合金膜被汽相淀積至10nm的厚度，在其上形成用相同的合金形成的盤陣列(盤直徑20nm，厚度10nm)，且所產生的膜被用作記錄介質。用PtCo磁鐵制成的針被用作磁頭。使該磁頭沿著法線方向接近記錄介質上的盤，且同時把激光脈沖照射到記錄介質上。在頭所接近的盤中形成了一個自旋渦旋。
當激光未照射時，沒有自旋渦旋形成。當激光根據信號被導通和關斷時，該信號能夠以自旋渦旋的形式得到記錄。進一步地，當不使頭接近記錄介質且只把激光照射到記錄介質上時，自旋渦旋消失和信號被擦除。
即，通過自旋渦旋的形成和擦除而記錄和蓋寫信息。
本例證實了以下情況。當用Co膜形成盤陣列(直徑20nm，厚度10nm)時，Co膜盤的
軸(易磁化軸)變得與薄膜表面垂直，且在Co盤相連的位置局部地發(fā)生了縱向各向異性，因而薄膜的逆轉磁場在該位置變得較弱，所以在此處以與上述寫入操作相同的方式記錄的自旋渦旋得到了局部的穩(wěn)定。
進一步地，即使當盤是通過取代Co的NiO的濺射淀積而形成時，也證實了相同的效果。
例4以與例3相同的方式制成記錄介質，只是用兩組直條代替了盤陣列；即設置了各具有20nm的寬度和10nm的厚度的縱向條和水平條，以形成網格。當以與例3相同的方式在記錄介質上進行寫入操作時，在與頭最接近的網格的交點處形成了一個自旋渦旋，因而信號得到寫入。記錄的信號能夠被擦除。
本發(fā)明不限于以上描述的實施例。在本發(fā)明的精神的教導下可實現本發(fā)明的眾多的修正和變形，且這些修正和變形都屬于本發(fā)明的范圍。
如上所述，本發(fā)明使得自旋渦旋能夠被用作記錄單元。因此，本發(fā)明作為能夠進行高密度存儲的記錄方法和磁記錄設備是有用的。
權利要求
1.一種磁記錄方法，其中信號磁場被加到磁薄膜的一個精細區(qū)以形成自旋渦旋，該自旋渦旋由圍繞位于中心的垂直磁化的環(huán)形磁力線構成，從而記錄信號，且自旋渦旋的磁化得到探測以再現記錄的信號。
2.根據權利要求1的磁記錄方法，其中自旋渦旋與記錄信號相應的磁化方向得到逆轉以蓋寫記錄的信號。
3.根據權利要求2的磁記錄方法，其中信號的記錄或蓋寫是在磁薄膜被加熱的同時進行的。
4.根據權利要求2的磁記錄方法，其中信號的記錄、蓋寫、和再現中的任何一種操作或它們的組合都是利用柱形磁針進行的。
5.根據權利要求1的磁記錄方法，其中記錄的信號通過磁薄膜的熱去磁化而被擦除。
6.一種磁記錄設備，包括(a)磁薄膜，在其上在把信號磁場加到其一個精細區(qū)上時，形成了由圍繞位于中心的垂直磁化的環(huán)形磁力線構成的一個自旋渦旋；(b)信號記錄裝置，用于在磁薄膜上記錄一個信號；以及(c)信號再現裝置，用于探測自旋渦旋的磁化以再現記錄的信號。
7.根據權利要求6的磁記錄設備，其中磁薄膜是用厚度大體等于或小于磁疇壁的厚度的超薄膜形成的。
8.根據權利要求6的磁記錄設備，其中磁薄膜是用具有低平面內磁各向異性的磁薄膜形成的。
9.根據權利要求6的磁記錄設備，其中磁薄膜具有與磁薄膜的表面垂直的易磁化軸。
10.根據權利要求6的磁記錄設備，其中磁薄膜是由圓形薄膜的陣列形成的。
11.根據權利要求6的磁記錄設備，其中磁薄膜是由軟磁細線的網格形成的。
12.根據權利要求6的磁記錄設備，其中磁薄膜是形成在盤陣列上的薄膜，其中每一個盤都是用具有高磁通量密度且直徑小于自旋渦旋的直徑的材料制成的。
13.根據權利要求6的磁記錄設備，其中磁薄膜是形成在一種盤陣列上的薄膜，其中每一個盤都是用磁鐵或抗鐵磁材料制成的且其直徑小于自旋渦旋的直徑，因而磁薄膜在與各個盤相應的位置處具有局部的縱向磁各向異性。
14.根據權利要求6的磁記錄設備，進一步包括用于通過使與記錄信號相應的自旋渦旋的磁化方向逆轉而蓋寫記錄的信號的裝置。
15.根據權利要求6的磁記錄設備，進一步包括用于當在磁薄膜上記錄或蓋寫信號時加熱磁薄膜的裝置。
16.根據權利要求6的磁記錄設備，進一步包括用于通過磁薄膜的熱去磁化而擦除記錄信號的裝置。
17.根據權利要求6的磁記錄設備，進一步包括柱形磁針，該柱形磁針被用于信號的記錄、蓋寫、以及再現中的任何一種操作或它們的組合。
全文摘要
提供了一種磁記錄方法和設備,它利用自旋渦旋作為記錄單元并能夠進行高密度記錄。自旋渦旋(2)被記錄在記錄介質(1)上從而使自旋渦旋(2)排列形成記錄道(3)。記錄介質(1)由磁超薄膜形成,且正和負記錄自旋渦旋(2)被排列在其上。
文檔編號G11B5/00GK1262763SQ99800421
公開日2000年8月9日 申請日期1999年2月9日 優(yōu)先權日1998年3月30日
發(fā)明者武笠幸一, 近角聰信, 廣田榮一, 中根了昌, 澤村誠 申請人:科學技術振興事業(yè)團