用于能量輔助磁記錄的具有寬金屬條特征的干涉近場換能器的制造方法
【專利說明】用于能量輔助磁記錄的具有寬金屬條特征的干涉近場換能
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[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求在2014年6月10日提交的美國臨時申請第62/010，072號的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用明確包含在本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]高密度存儲盤被配置有為存儲提供所需數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的多層材料。在對磁盤寫入時，介質(zhì)的磁性質(zhì)可以被軟化以幫助改變比特/位(bit)狀態(tài)。能量輔助磁記錄(EAMR)裝置或熱輔助磁記錄(HAMR)技術(shù)提供當(dāng)在磁存儲盤上寫入時聚焦在納米大小的位區(qū)域上的熱量，這實(shí)現(xiàn)磁軟化。光波導(dǎo)將來自激光二極管的光引導(dǎo)至近場換能器(NFT)。NFT耦合來自波導(dǎo)(WG)的衍射極限光，然后將超過衍射極限的光場能量進(jìn)一步聚焦直到高度匯聚的(納米大小的)近場介質(zhì)加熱點(diǎn)，使得能夠?qū)崿F(xiàn)到磁存儲盤的EAMR/HAMR寫入。NFT的低效率可能對激光二極管的功率分配和EAMR/HAMR系統(tǒng)壽命具有負(fù)面影響。較高的NFT效率允許較低的激光器功率需求，減輕對來自激光源的總體光功率的EAMR/HAMR系統(tǒng)需求，并引起EAMR/HAMR磁頭的寄生加熱的較低功率，結(jié)果是改善的可靠性。
[0004]在NFT中，等離子體金屬可以用來形成SPP (表面等離子體極化激元)，其實(shí)現(xiàn)超過光的衍射極限的納米聚焦功能。高質(zhì)量等離子體金屬依賴于高密度自由電子，其具有弱機(jī)械魯棒性并且易受由EAMR磁頭中的熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致的損壞。在這些應(yīng)力下，EAMR/HAMR裝置的使用壽命受限于在具有精細(xì)(納米大小的)特征的等離子體金屬部件諸如在背脊或引腳處發(fā)生的NFT故障。
【附圖說明】
[0005]現(xiàn)在將參考附圖通過舉例的方式而非限制的方式在具體實(shí)施例中展示本發(fā)明的各方面，在附圖中:
[0006]圖1示出示例性硬盤驅(qū)動器的圖示。
[0007]圖2示出用兩個等離子體金屬條形成的近場換能器的示例性實(shí)施例的圖示。
[0008]圖3示出用兩個等離子體金屬條和一個等離子體金屬帽形成的近場換能器的示例性實(shí)施例的圖示。
[0009]圖4示出用兩個等離子體金屬條形成并耦合到磁極的近場換能器的示例性實(shí)施例的圖示。
[0010]圖5示出用具有中心線的兩個等離子體金屬條形成的近場換能器的示例性實(shí)施例的圖示，該中心線偏離介電波導(dǎo)芯中心線。
【具體實(shí)施方式】
[0011]在下面關(guān)于附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為各種示例性實(shí)施例的描述，并且不旨在代表可實(shí)踐的唯一實(shí)施例。詳細(xì)描述包括用于提供實(shí)施例的透徹理解的具體細(xì)節(jié)。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐實(shí)施例。在一些實(shí)例中，眾所周知的結(jié)構(gòu)和部件以框圖形式示出以便避免混淆實(shí)施例的概念。縮寫詞和其他描述性術(shù)語可以僅為了方便和清晰而使用，并且不旨在限制實(shí)施例的范圍。
[0012]在附圖中示出的各種示例性實(shí)施例可以不按比例繪制。相反，為清晰起見，各種特征的尺寸可能被放大或縮小。另外，為清晰起見，一些附圖可能被簡化。因此，附圖可以不描繪給定設(shè)備的所有部件。
[0013]將在本文中參考附圖描述各種實(shí)施例，附圖是理想化配置的示意性圖示。就此而言，例如，由于制造技術(shù)和/或公差引起的圖示形狀的變化是可以預(yù)期的。因此，貫穿本公開所展示的各種實(shí)施例不應(yīng)解釋為局限于在本文中例示和描述的元件的具體形狀，而是包括由例如制造引起的形狀偏差。舉例來說，圖示或描述為在其邊緣處具有圓形或彎曲特征的元件可替代地具有直邊緣。因此，在附圖中示出的元件實(shí)質(zhì)上是示意性的，并且它們的形狀不旨在示出元件的精確形狀，并且不旨在限制所描述實(shí)施例的范圍。
[0014]詞語“示例性”在本文中用來意指用作示例、實(shí)例或圖示。在本文中描述為“示例性”的任何實(shí)施例不必解釋為是優(yōu)選的或優(yōu)于其他實(shí)施例。同樣，設(shè)備或方法的術(shù)語“實(shí)施例”不要求所有實(shí)施例都包括所描述的部件、結(jié)構(gòu)、特征、功能、過程、優(yōu)點(diǎn)、益處或操作模式。
[0015]如本文中所用，在數(shù)值之前的術(shù)語“約/大約”意指在所提供數(shù)值的工程容差內(nèi)。
[0016]在以下【具體實(shí)施方式】中，將在用于在磁存儲盤上進(jìn)行熱輔助磁記錄的波導(dǎo)與近場換能器之間的分界面的背景下展示本發(fā)明的各方面。
[0017]圖1示出硬盤驅(qū)動器111，其包括磁盤驅(qū)動器底座114、至少一個可旋轉(zhuǎn)存儲盤113(例如，磁盤、磁光盤)以及附接到底座114用于使磁盤113旋轉(zhuǎn)的主軸電機(jī)116。主軸電機(jī)116通常包括旋轉(zhuǎn)輪轂、附接到輪轂的磁體以及定子，一個或多個磁盤113可以安裝并夾緊在輪轂上。至少一個懸臂108支撐至少一個磁頭萬向節(jié)組件(HGA)112，HGA 112保持滑塊以及寫入器與讀取器磁頭的磁頭組件。斜坡組件100被固定到底座114，并提供用于當(dāng)HGA 112停放時(即當(dāng)寫入器和讀取器磁頭空閑時)懸臂108的尖端所擱置的表面。在磁盤驅(qū)動器111的記錄操作期間，懸臂108在樞軸117處旋轉(zhuǎn)，從而脫離斜坡組件100，并將HGA112的位置移動到正在旋轉(zhuǎn)的存儲盤113上的期望信息磁道。在記錄期間，滑塊由HGA 112通過面向正在旋轉(zhuǎn)的存儲盤113的滑塊的空氣支承面來懸浮，從而允許寫入器磁頭在磁性上更改存儲位的狀態(tài)。對于熱輔助磁記錄，在空氣支承面上的近場換能器(NFT)可以耦合來自波導(dǎo)的光能，以在正在旋轉(zhuǎn)的存儲盤113上產(chǎn)生加熱點(diǎn)，從而在磁性上軟化位空間。
[0018]圖2示出NFT 200的示例性實(shí)施例的圖示，其中NFT 200布置在承載磁頭組件的滑塊的空氣支承面(ABS)210處。ABS 210是滑塊面向存儲盤113的表面。當(dāng)滑塊在存儲盤113上方飛行時，氣墊維持在滑塊與磁盤113之間。如圖所示，兩個介電波導(dǎo)(WG)芯211、212均被布置為將光能傳遞到NFT 200。光能可以通過可由分光器(未示出)分成兩半的普通激光二極管光源(未示出)生成。為了相長干涉和到存儲盤113的最大能量發(fā)射，介電波導(dǎo)芯211、212可以具有相等的長度以確保在ABS 210處的組合能量波基本上處于相位對齊。可替換地，介電波導(dǎo)芯211、212可以具有不相等的長度，使得入射能量波可以在ABS210處具有優(yōu)化相長干涉和最大能量幅值的特別相位差。兩個波導(dǎo)芯211、212是基本線性的，并且以在0度和180度之間(例如約90度，如圖2所示)的內(nèi)角會聚于接近ABS 210的接頭/接合處(junct1n)。波導(dǎo)芯的介電材料可以是例如Ta205。
[0019]如圖2的剖面圖所示，NFT 200包括可以在縱向方向上設(shè)置在波導(dǎo)芯212上方的等離子體金屬條元件202，其中等離子條元件202的中心線沿波導(dǎo)芯212表面的中心線近似對齊。類似地，等離子體金屬條201可以設(shè)置在波導(dǎo)芯211上方，如圖2所示。來自靠近等離子體金屬條201、202的介電波導(dǎo)芯211、212的光能沿等離子體金屬條201、202的表面朝向ABS 210激勵傳播表面等離子體極化激元(PSPP)。因此，每個等離子金屬條元件201、202可以充當(dāng)PSPP元件。如剖面圖所示，可以在等離子體金屬條201、202與介電波導(dǎo)芯211、212之間存在(例如，約20nm的)間隙?？商鎿Q地，該間隙可以被省略，并且至少對于等離子體金屬條201、202的一部分來說，等離子體金屬條201、202可以直接接觸介電波導(dǎo)芯211、212。兩個介電波導(dǎo)芯211、212和整個NFT 200可以由二氧化硅材料封裝。等離子體金屬條201、202的材料可以是例如金合金?？梢杂脕硇纬傻入x子體金屬條201、202的等離子體金屬的其他示例包括銀或銅合金。
[0020]等離子體金屬條元件201、202可以如圖2所示進(jìn)行配置，在介電波導(dǎo)芯211、212的接頭上方會聚到該接頭。等離子體金屬條元件的接頭可以在共同平面上形成，或者可以通過將一個元件重疊在另一元件之上來形成。等離子體金屬條元件201、202的接頭可以在ABS 210處形成。例如，通過在ABS 210處暴露的金屬條接頭，NFT能量輸出發(fā)射器可以在ABS 210處形成，最大能量從ABS 210跨氣墊傳播并傳播到存儲盤113表面上。發(fā)射器的物理尺寸(即暴露的等離子體金屬條接頭的寬度)可以近似等于磁盤113的表面上的聚焦加熱點(diǎn)的大小。加熱點(diǎn)的目標(biāo)大小取決于滑塊在磁道上方飛行時的磁道大小，其可以是例如約10nm-70nm寬。加熱點(diǎn)的大小還取決于ABS 210與磁盤113之間的距離。加熱點(diǎn)的聚焦可以通過最小化間隙距離來優(yōu)化。等離子體金屬條元件201、202的寬度可以近似等于介電波導(dǎo)芯211、212的寬度(S卩，等離子體金屬條元件201、202的寬度可以稍寬于或稍窄于波導(dǎo)芯211、212的寬度)。例如，等離子體金屬條的寬度可以在約120nm-350nm的范圍內(nèi)，或者在諸如150nm-300nm的更窄范圍內(nèi)。在一個實(shí)施例中，等離子體金屬條201、202的寬度可以是在存儲盤113上生成的加熱點(diǎn)的寬度的至少兩倍。在另一實(shí)施例中，等離子體金屬條201、202的寬度可以是在存儲盤113上生成的加熱點(diǎn)的寬度的至少三到六倍。
[0021]為了在使用寬等離子體金屬條時實(shí)現(xiàn)加熱點(diǎn)寬度的所需要的聚焦，NFT 200可以配置有以下特征中的一個或多個。發(fā)射器可以被配置為使得暴露的等離子體金屬的寬度約等于加熱點(diǎn)的期望寬度。發(fā)射器寬度可以通過搭疊(lap)ABS 210來控制，直到暴露的等離子體金屬條的接頭的寬度尺寸處于可接受的范圍內(nèi)。同樣，NFT 200可以配置有具有不相等長度的PSPP元件201、202，使得在ABS 210處的相長干涉為加熱點(diǎn)產(chǎn)生期望的聚焦寬度。
[0022]如圖2所示的兩個PSPP元件配置可以提供與單個PSPP元件的配置相比約兩倍的電場量值，該單個PSPP元件垂直于ABS 210布置并且由波導(dǎo)系統(tǒng)中的公用總輸入功率驅(qū)動。由兩個PSPP元件201、202產(chǎn)生的相長干涉允許改善來自激光二極管光源的能量輸