多各向异性分层磁结构制造技术

本发明专利技术提供一种多各向异性分层磁结构，用于紧缩位图案化介质中的磁翻转场分布且控制反转机制。本发明专利技术将交换弹簧概念拓展到更多变量和复杂的结构。不同各向异性或各向异性梯度的三层或更多层增大了可写性增益超越用于ＢＰＭ的简单的硬磁／软磁双层交换弹簧概念。该结构具有薄的非常硬磁性的高各向异性中间层用作用于穿过整个介质结构的畴壁传播的阈值层或钉扎层。此外或替代地，一般使用的软磁表面层和硬磁介质层之间的薄的非常软磁性的低各向异性中间层允许畴壁快速开始传播到介质结构的中央。介质结构的各种属性可以更独立地被调节已用于优化，如果使用更高级的多各向异性层堆叠的话。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及磁硬盘驱动器，更特别地，涉及具有多各向异性分层磁结构的系 统、方法和装置，该多各向异性分层磁结构用于紧缩位图案化介质中的磁翻转场分布且控 制反转机制。具体示例包括具有不同各向异性起源、各向异性幅度、各向异性方向或各向异 性梯度的三层或更多层，从而进一步增大位图案化介质中的可写性增益。
技术介绍
位图案化介质(BPM)是拓展磁记录密度超越基于颗粒记录介质的常规连续垂直 磁记录能实现的磁记录密度的优选方案。BPM的岛需要足够小且有足够的磁品质从而支持 高的位面密度(例如500Gb/in2或以上)。例如在lTb/in2的密度，岛具有约15至20nm的 直径(假定25. 4nm2的单位单元)，槽具有约10. 4至15. 4nm的宽度，位纵横比(BAR)为约 1或更大。此外，预期翻转场分布(SFD)需要小于1000-15000e，取决于磁头场梯度和其他 系统参数。例如参见 Μ·Ε· Schabes，"Micromagnetic Simulations for Terabit/in2Head/ Media Systems”，J. Magn. Mag. Mat.，(2008)。此外，由于写头的场随着写头尺寸降低而变 小，所以维持岛的可写性和热稳定性对于lTb/in2及以上密度的BPM而言是一个问题。发展BPM的另一重要问题是SFD (即位之间的矫顽场变化)需要足够窄以确保各 个预定位的准确寻址能力而不覆写相邻的位。SFD源自许多因素，例如图案化点的尺寸、形 状和间隔的变化，所使用的磁薄膜系统的本征磁各向异性分布以及位之间的偶极相互作用 (dipolar interaction)0还知晓的是，交换弹簧多层结构为大致固定的热障(thermal barrier)提供可写 性增益，且因此已被提出用于使用连续介质和位图案化介质的记录系统。例如见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)。已经提出了包括强交换耦合到较软成核主层(softer nucleation host)的硬磁存储层的多层交换弹簧记录介质，以降低存储层的翻转场(switching field)。该设计保持硬磁层的能垒(energy barrier)几乎不变，这允许维持良好的热稳 定性，同时降低反转场(reversal field)。例如见美国专利申请No. 2007/0292720，其通 过引用全部包含于此。在这样的双硬/软层结构中，在软磁层中在低磁场下成核垂直畴 壁。该垂直畴壁传播穿过软磁层且在与硬磁层的界面处被钉扎住，直到磁场幅度足够大从 而使畴壁传播到硬磁层(即实际存储层)中。在该情况下，介质翻转场定义为畴壁去钉扎 场(depirming field)。该场低于介质翻转场本身，因此交换弹簧结构允许介质翻转场的降 低。此外，去钉扎场作为相对于各向异性轴的外场角度θ的函数的关系由类Kondorsky定 律描述，Hswitehing = Ι/cos ( θ )。在该情况下，随着θ从0到45度，Hswitehing不变化很大，因 此交换弹簧介质允许减小源自磁介质中的各向异性易轴角分布的SFD。在本专利技术中，公开了 BPM岛的新颖结构，其增强了用于BPM的交换弹簧材料的增 益，由此为约0. 5至lOTb/in2面密度范围的BPM的前述问题提供了解决方案。为使垂直畴壁传播所需的局部施加的场主要依赖于介质层在与软磁层的界面处 在等于交换长度(L(ex) = 1/2)的深度内的属性。交换长度对于Co/Pd多层而 言为约20nm，假定交换常数A = 4. liTerg/cm且饱和磁化Ms = 400emu/Cm3。这意味着介质 层内交换长度L(ex)内的任何本征或外来缺陷会引发传播场值的改变(多数是增大)。在 真实图案化点阵列中，介质层很少深度均一，且从一位到另一位具有大的本征各向异性变 化。例如见 T. Thomson，et al.，Phys. Rev. Lett. 96，257204 (2006)。由于大的介质体积控 制传播场，所以交换弹簧介质结构仍表现出大的翻转场分布。为了解决至少部分该问题，本专利技术的一个方面(超越更一般的不同各向异性多层 结构的介绍)在于通过在软磁成核主层和实际介质层之间增加薄(高各向异性)层来减小 控制畴壁钉扎的磁体积，该薄层用作畴壁传播的势垒。在该情况下，介质层不再是定义畴壁 钉扎特征的层，钉扎层和实际存储层的属性可独立地调节和优化。
技术实现思路
用于窄化位图案化介质中的磁翻转场分布和控制反转机制的具有多各向异性分 层磁结构的系统、方法和装置在这里得到公开。本专利技术将交换弹簧概念拓展到更多变量和 复杂的结构。示例包括三个或更多具有不同各向异性幅度、各向异性起源、各向异性方向或 各向异性梯度的层从而增大可写性增益，超越了简单的硬磁/软磁双层交换弹簧概念。在一些实施例中，结构具有薄的非常硬磁性(即高各向异性)的中间层，其用作穿 过整个介质结构的畴壁传播的阈值层(threshold layer)或钉扎层。此外或者替换地，一 般使用的软磁表面层和硬磁介质层之间的薄的非常软磁性(即低各向异性)的中间层允许 在介质界面处对畴壁的大的压缩。实现了可写性和热稳定性增益，超越了所述双层交换弹 簧概念。介质结构的各种属性可以更独立地调节以实现优化，如果使用更高级的多各向异 性层堆叠的话。此外，本专利技术通过引入传播障垒而改善了且更好地控制常规交换弹簧结构的反转 机制及进而的翻转场分布(SFD)。例如，传播障垒可包括在成核主层和实际介质层之间的薄 的非常硬磁性(或者非常软磁性，或者非常软磁/非常硬磁性)的磁层或多层(磁双层或 磁梯度双层)。薄的中间层或多层降低了定义传播场值的体积。因此，影响传播场的最终缺 陷的数量与介质层中起作用的那些(例如本征各向异性离散度、本征或外来缺陷)相比得 到限制。结果，增加钉扎层减小了位图案化介质中的SFD。结合附图和权利要求参考下面对本专利技术的详细描述，本专利技术的前述和其他目的和 优点将对本领域技术人员变得显然。附图说明通过参考示于附图中的本专利技术的实施例，能得到获得并更详细地理解本专利技术的特 征和优点的方式以及对上面概述的本专利技术的更特定的描述。然而，附图仅示出本专利技术的一 些实施例，因此不应被视为对本专利技术的范围的限制，本专利技术可容许其他等效实施例。图1A-1E是根据本专利技术构造的三层交换弹簧 结构的各种实施例的示意图；图2A-2E是示出在根据本专利技术构造的三层交换弹簧结构实施例中的反转机制的 示意图3A-3D是根据本专利技术构造的三层交换弹簧结构的又一些实施例的示意图；以及图4是对于根据本专利技术构造的结构的一个实施例而言作为中间层各向异性的函数的翻转场的图。具体实施例方式非常期望避免位图案介质的翻转场由介质本身中引发的反转过程定义。通过将软 磁层(也称为主成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多各向异性分层磁结构，用于紧缩位图案化介质中的磁翻转场分布且控制反转机制，包括：交换弹簧，具有不同各向异性或各向异性梯度的至少三层，用于改善可写性增益，该交换弹簧具有：软磁表面层；硬磁介质层；以及传播障垒，包括在该软磁表面层和该硬磁介质层之间的薄的非常硬磁性的高各向异性中间层，该中间层用作用于穿过该位图案化介质的畴壁传播的阈值层或钉扎层。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯豪特，奥拉夫赫尔维格，曼弗雷德E沙布斯，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]