DE102015011626A1 - Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungs-(MAMR)-Schreibkopf und System - Google Patents

Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungs-(MAMR)-Schreibkopf und System Download PDF

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Kimitoshi Etoh
Masahiko Hatatani
Kazuhiko Hosomi
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Abstract

Ein mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungs-(MAMR-)Schreibkopf umfasst eine Jochstruktur mit einem Hauptpol, einem Flussrückkehrpol und einer hinteren Magnetabschirmung. Der Hauptpol umfasst einen Schreibpol mit einer Spitze an der zur Platte weisenden Oberfläche, einen Nebenpol mit einem Ende, das von der zur Platte weisenden Oberfläche zurückgesetzt ist, und eine elektrisch isolierende Schicht zwischen dem Schreibpol und dem Nebenpol. Der Spin-Torque-Oszillator (STO) befindet sich an der zur Platte weisenden Oberfläche zwischen der hinteren Abschirmung und der Schreibpolspitze. Die Isolierschicht sorgt dafür, dass der STO-Strom zwischen dem Rückkehrpol und dem Schreibpol nicht kurzgeschlossen wird. Die Isolierschicht zwischen dem Schreibpol und dem Nebenpol vergrößert den Verbindungsbereich zwischen dem Rückkehrpol und dem Schreibpol, wodurch sich der magnetische Widerstand der Jochstruktur verringert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Magnetaufzeichnungssysteme und insbesondere einen Schreibkopf mit einem Spin-Torque-Oszillator (STO), der eine mikrowellenunterstützte Magnetaufzeichnung (Microwave-assisted Magnetic Recording, MAMR) zur Verfügung stellt.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Die senkrechte Magnetaufzeichnung (Perpendicular Magnetic Recording, PMR) in Festplattenlaufwerken zur Magnetaufzeichnung, bei der die aufgezeichneten Bits in einer senkrechten Ausrichtung oder einer von der Ebene abweichenden Ausrichtung in der Magnetaufzeichnungsschicht der Festplatte gespeichert werden, ermöglicht ultrahohe Aufzeichnungsdichte, d. h. die Flächendichte der aufgezeichneten Bits auf der Festplatte. Eine Erhöhung der Aufzeichnungsdichte erfordert jedoch eine entsprechende Verringerung der Größe der Magnetkörner in der Magnetaufzeichnungsschicht, um ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis des Mediums zu erreichen. In dem Maße, wie die Größe der Magnetkörner verringert wird, muss die magnetkristalline Anisotropie der Magnetkörner erhöht werden, um eine ausreichende Wärmebeständigkeit beizubehalten. Gleichzeitig muss das Magnetschreibfeld vom Schreibkopf die Koerzivität der Magnetaufzeichnungsschicht übersteigen, um eine digitale Sättigungsaufzeichnung zu erreichen, was zu einem Konflikt bezüglich der Begrenzung der Anisotropie der Magnetkörner führt.
  • Es wurde ein PMR-System mit hochfrequenzunterstütztem Schreiben unter Verwendung eines Spin-Torque-Oszillators (STO) vorgeschlagen. Bei dieser Art von Aufzeichnung, die auch als mikrowellenunterstützte Magnetaufzeichnung (Microwave Assisted Magnetic Recording, MAMR) bezeichnet wird, wird ein oszillierendes Hochfrequenz-Hilfsmagnetfeld vom STO an die Magnetkörner der Aufzeichnungsschicht angelegt. Das Hilfsfeld kann eine Frequenz nahe der Resonanzfrequenz der Magnetkörner in der Aufzeichnungsschicht aufweisen, um das Umschalten der Magnetisierung der Körner bei schwächeren Schreibfeldern vom herkömmlichen Schreibkopf gegenüber einer Situation ohne unterstützte Aufzeichnung zu erleichtern. Umgekehrt kann die MAMR verwendet werden, um die Koerzivität der Magnetaufzeichnungsschicht auf mehr als die zu erhöhen, mit der durch einen herkömmlichen Schreibkopf alleine geschrieben werden könnte. Die Erhöhung der Koerzivität, die die MAMR erzeugt, ermöglicht eine Verringerung der Größe der Magnetkörner und somit einen entsprechenden Anstieg des Aufzeichnungsdichte-Systems. MAMR-Systeme werden in der US 6,785,092 B2 ; in der US 2008/0137224 A1 sowie von J. G. Zhu et al., „Microwave Assisted Magnetic Recording", IEEE Transactions on Magnetics, Band 44, Nr. 1, Januar 2008, Seiten 125–131, beschrieben.
  • In vorgeschlagenen MAMR-Schreibköpfen befindet sich der STO zwischen dem Schreibpol und der hinteren Magnetabschirmung. Der STO ist ein mehrschichtiger Filmstapel aus zwei oder mehr Magnetschichten, die durch eine nichtmagnetische Abstandsschicht getrennt sind. Eine der Magnetschichten, die Feldgenerierungsschicht (Field Generating Layer, FGL), ist so gestaltet, dass ihre Magnetisierungsausrichtung in Gegenwart eines Gleichstroms senkrecht zu den Filmebenen des Filmstapels oszilliert. In Gegenwart von Strom oberhalb einer kritischen Stromdichte wirkt eine andere Magnetschicht, deren Magnetisierungsausrichtung vorzugsweise nicht oszilliert, als der „Spinpolarisator”, um einen spinpolarisierten Strom an der FGL zu erzeugen. Dadurch wird das statische Gleichgewicht der Magnetisierungsausrichtung der FGL destabilisiert, was dazu führt, dass diese eine anhaltende Oszillation bei für MAMR-Anwendungen nützlichen Frequenzen erfährt. Die Position des STO zwischen dem Schreibpol und der hinteren Abschirmung kann die optimale, wenn auch nicht einzig mögliche Position sein, um das notwendige Hilfsfeld in der Region der Aufzeichnungsschicht zu erzeugen, wo das magnetische Schreibfeld vom Schreibkopf angelegt wird. Da elektrischer Strom für den STO durch das Magnetjoch zugeführt wird, das die Spule des Schreibkopfes umgibt, muss irgendwo in dem Joch ein Isolierspalt vorhanden sein, um den Stromkreis zu schließen. In vorgeschlagenen MAMR-Schreibköpfen befindet sich dieser Isolierspalt in der hinteren Region hinter der Spule und zwischen einem Abschnitt des Jochs und dem Schreibpol. Diese Position schafft jedoch einen relativ engen Flussweg und erhöht somit den magnetischen Widerstand des Magnetkreises, was bedeutet, dass ein höherer Schreibstrom und ein höherer Frequenzgang erforderlich sind, um das gewünschte magnetische Schreibfeld zu erreichen.
  • Es wird ein MAMR-Schreibkopf benötigt, der einen elektrisch leitenden Weg für den STO-Strom bereitstellt, dies jedoch mit einer minimalen Erhöhung des magnetischen Widerstands, so dass keine Erhöhung des Schreibstroms erforderlich ist.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen des mikrowellenunterstützten Magnetaufzeichnungs-(MAMR)-Schreibkopfes umfassen eine Jochstruktur mit einem Hauptpol, einem Flussrückkehrpol und einer hinteren Magnetabschirmung. Der Hauptpol umfasst einen Schreibpol mit einer Spitze an der zur Platte weisenden Oberfläche, einen Nebenpol mit einem Ende, das in der zur Platte weisenden Oberfläche ausgespart ist, und eine elektrisch isolierende Schicht zwischen dem Schreibpol und dem Nebenpol. Der Spin-Torque-Oszillator (STO) befindet sich an der zur Platte weisenden Oberfläche zwischen der hinteren Abschirmung und der Schreibpolspitze. Die Isolierschicht zwischen dem Schreibpol und dem Nebenpol sorgt dafür, dass der STO-Strom zwischen dem Rückkehrpol und dem Schreibpol nicht kurzgeschlossen wird. Dadurch stellt die Jochstruktur einen Stromkreis zur Stromversorgung des STO bereit. Es kann eine elektrisch leitende Anschlussleitung an dem Ende, das in der zur Platte weisenden Oberfläche ausgespart ist, an den Schreibpol angeschlossen sein. Die elektrisch isolierende Schicht kann aus jedem geeigneten Material gefertigt sein, wie Aluminiumoxid (Al2O3), SiC, SiN, diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC), SiO2 oder MgO. Die Unterteilung des Hauptpols in den Schreibpol und den Nebenpol durch die elektrisch isolierende Schicht vergrößert den Verbindungsbereich zwischen dem Rückkehrpol und dem Schreibpol, was den magnetischen Widerstand der Jochstruktur verringert.
  • Für ein umfassenderes Verständnis des Wesens und der Vorteile der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende ausführliche Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren Bezug genommen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine Draufsicht eines Festplattenlaufwerks, wobei die Abdeckung für die Verwendung mit einem mikrowellenunterstützten Magnetaufzeichnungs-(MAMR)-Schreibkopf entfernt wurde.
  • 2A ist eine seitliche Schnittansicht eines senkrechten mikrowellenunterstützten Magnetaufzeichnungs-(MAMR)-Schreibkopfes, eines Lesekopfes und einer Aufzeichnungsplatte des Stands der Technik durch eine Mittelebene, die eine Datenspur auf der Festplatte schneidet.
  • 2B ist eine Ansicht des Lese-/Schreibkopfes aus 2A, von der Platte aus gesehen.
  • 2C ist eine Ansicht des Schnitts 2C-2C aus 2A und zeigt die Form und relative Größe der Isolierschicht zwischen dem Jochansatz und dem Hauptpol in dem MAMR-Schreibkopf gemäß dem Stand der Technik.
  • 3A ist eine seitliche Schnittansicht eines senkrechten MAMR-Schreibkopfes gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 3B ist eine Ansicht des Schnitts 3B-3B von 3A und zeigt die Form und relative Größe der Isolierschicht zwischen denn Nebenpol und dem Schreibpol gemäß einer Ausführungsform des MAMR-Schreibkopfes dieser Erfindung.
  • 4 ist ein Diagramm eines Schreibkopf-Magnetfelds als Funktion des Schreibstroms, in dem der MAMR-Schreibkopf des Stands der Technik mit der Ausführungsform des MAMR-Schreibkopfes dieser Erfindung verglichen wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 ist eine Draufsicht eines Festplattenlaufwerks 10, wobei die Abdeckung für die Verwendung mit einem mikrowellenunterstützten Magnetaufzeichnungs-(MAMR)-Schreibkopf entfernt wurde. Das Plattenlaufwerk 10 umfasst eine starre Basis 12, die eine Spindel 14 trägt, die einen Stapel von Platten, einschließlich einer oberen Platte 16, trägt. Die Spindel 14 wird von einem (nicht gezeigten) Spindelmotor gedreht, um die Platten in der durch den gebogenen Pfeil 105 gezeigten Richtung zu drehen. Das Festplattenlaufwerk 10 weist wenigstens eine Lastträger-Baugruppe 20 mit einer integrierten Anschlussleitungsaufhängung (Integrated Lead Suspension, ILS) oder Flexur 30 mit einer Reihe 32 von elektrisch leitenden Verbindungsbahnen oder -leitungen auf. Die Lastträger-Baugruppen 20 sind an starren Armen 22 befestigt, die mit einer E-förmigen Trägerstruktur verbunden sind, die manchmal als E-Block 24 bezeichnet wird. Jede Flexur 30 ist an einem Luftlager-Schieber 28 angebracht. Ein Magnetaufzeichnungs-Lese-/Schreibkopf 29 befindet sich am Ende oder an der hinteren Oberfläche des Schiebers 28, der als Kopfträger dient. Die Flexur 30 ermöglicht es dem Schieber 28, sich auf einem von der sich drehenden Platte 16 erzeugten Luftlager zu „neigen” und zu „rollen”. Das Plattenlaufwerk 10 umfasst auch eine drehbare Stellglied-Baugruppe 40, die an einem Schwenkpunkt 41 an der starren Basis 12 drehbar montiert ist. Die Stellglied-Baugruppe 40 ist ein Schwingspulenmotor-(Voice Coil Motor, VCM)-Stellglied, das eine an der Basis 12 befestigte Magnet-Baugruppe 42 und eine Schwingspule 43 umfasst. Wenn die Schwingspule 43 durch eine (nicht gezeigte) Steuerschaltung unter Strom gesetzt wird, bewegt sich diese und dreht dadurch den E-Block 24 mit den angebrachten Armen 22 und den Lastträger-Baugruppen 20, um die Lese-/Schreibköpfe 29 auf den Datenspuren auf den Platten zu positionieren. Die Spurverbindungsreihe 32 ist an einem Ende mit dem Lese-/Schreibkopf 29 und an ihrem anderen Ende mit einer Lese-/Schreibschaltung verbunden, die in einem elektrischen Modul oder Chip 50 enthalten ist, das/der an einer Seite des E-Blocks 24 befestigt ist. Der Chip 50 umfasst einen Lese-Vorverstärker und eine Schreib-Treiberschaltung.
  • 2A ist eine seitliche Schnittansicht eines senkrechten MAMR-Schreibkopfes, eines Lesekopfes und einer Aufzeichnungsplatte des Stands der Technik durch eine Mittelebene, die eine Datenspur auf der Platte schneidet. Wie in 2A gezeigt ist, kann die Platte eine „Zweischicht”-Platte 16 sein, die eine senkrechte magnetische Datenaufzeichnungsschicht (Recording Layer, RL) 17 und eine „weiche” magnetisch durchlässige Unterschicht 19, bzw. eine Unterschicht mit einer relativ niedrigen Koerzivität (SUL), aufweist, die auf dem Plattensubstrat 13 ausgebildet sind. Eine nicht magnetische Zwischenschicht ist typischerweise zwischen die RL und die SUL gestapelt. Der Lese-/Schreibkopf 29 ist typischerweise als eine Reihe von Dünnfilmen ausgebildet, die auf einer hinteren Oberfläche 25 des Luftlager-Schiebers 28 aufgebracht sind, dessen Luftlageroberfläche (Air-Bearing Surface, ABS) über der Oberfläche der Platte 16 gehalten wird. Der Lese-/Schreibkopf 29 umfasst einen magnetoresistiven (MR-)Lesekopf 29a und einen MAMR-Schreibkopf 29b. Der MR-Lesekopf 29a besteht aus einem MR-Sensor 181, der sich zwischen den Magnetabschirmungen S1 und S2 befindet, und wird vor Aufbringung der Schichten, die den MAMR-Schreibkopf 29b bilden, auf dem hinteren Ende 25 des Schiebers 28 aufgebracht.
  • Der MAMR-Schreibkopf 29b ist vom Einzelschreibpoltyp eines senkrechten Magnetaufzeichnungs-(PMR)-Schreibkopfes und umfasst eine Jochstruktur mit einem Hauptpol 134, der den Schreibpol (Write Pole, WP) 140 mit der Polspitze 141, einen Flussrückkehrpol 135, eine hintere Magnetabschirmung 170 und einen Jochansatz 137 umfasst, der den Hauptpol 134 mit dem Rückkehrpol 135 verbindet. Der MAMR-Schreibkopf 29b kann auch eine vordere Abschirmung 138 an der ABS umfassen. Der Hauptpol 134, der Schreibpol 140, der Rückkehrpol 135, die hintere Abschirmung 170 und die vordere Abschirmung 138 sind aus einer ferromagnetischen Legierung, typischerweise einer NiFe-, CoFe- oder NiFeCo-Legierung, gefertigt. Eine elektrisch isolierende Schicht 136 befindet sich zwischen dem Jochansatz 137 und dem Hauptpol 134. Der STO 175 befindet sich im Wesentlichen an der ABS zwischen der hinteren Abschirmung 170 und der Schreibpolspitze 141. Der Schreibkopf 29b umfasst auch eine Dünnfilmspule, von welcher ein Abschnitt in Abschnitten als Spule 139 zwischen dem Rückkehrpol 135 und dem Hauptpol 134 gezeigt ist. Die Schreibspule 139 ist eine Scheibenspule, in der alle Spulenabschnitte im Wesentlichen in derselben Ebene liegen und um den Jochansatz 137 gewickelt sind, aber die Spule kann alternativ auch eine helixförmige Spule sein, die um die Hauptspule 134 gewickelt ist. Der WP 140 ist Teil des Hauptpols 134 und hat eine Polspitze 141 im Wesentlichen an der ABS, die zur Außenfläche der Platte 16 weist. Ein Schreibstrom durch die Spule 139 induziert ein Magnetfeld (durch die gestrichelte Linie 160 gezeigt) von der WP-Spitze 141, das durch die RL 16 hindurch (um die Region der RL 16 unterhalb der WP-Spitze 141 zu magnetisieren), durch den von der SUL 19 vorgesehenen Flussrückweg und zurück zum Rückkehrpol 135 geht. Zur gleichen Zeit, zu der das Schreibfeld an die RL 17 angelegt ist, legt der STO 175 ein Wechselstrom-Hilfsfeld an die RL 17 an. Dies führt zu einer mikrowellenunterstützten Magnetaufzeichnung (MAMR), die das Schalten der Magnetisierung der Körner in der RL 17 verbessert. Die RL 17 ist mit senkrecht aufgezeichneten oder magnetisierten Regionen gezeigt, wobei angrenzende Regionen entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen aufweisen, wie durch die Pfeile dargestellt ist. Die Magnetübergänge zwischen angrenzenden, entgegengesetzt ausgerichteten magnetisierten Regionen sind dem MR-Sensor 181 als aufgezeichnete Bits erkennbar.
  • 2B zeigt den Lese-/Schreibkopf 29, wie er von der Platte 16 aus gesehen wird. Die ABS ist die zur Aufzeichnungsschicht weisende Oberfläche des Schiebers 28, die im Allgemeinen orthogonal zur hinteren Oberfläche 25 ist und ohne den dünnen Schutzüberzug gezeigt ist, der typischerweise in einem tatsächlichen Schieber vorhanden ist. Die zur Aufzeichnungsschicht weisende Oberfläche bedeutet die Oberfläche des Schiebers 28, die mit einem dünnen Schutzüberzug bedeckt ist, die tatsächliche Außenfläche des Schiebers, falls kein Überzug vorhanden ist, oder die Außenfläche des Überzugs. Der Ausdruck „im Wesentlichen an der zur Aufzeichnungsschicht weisenden Oberfläche” bedeutet tatsächlich an der Oberfläche oder etwas von der Oberfläche zurückgesetzt. Die Platte 16 (2A) bewegt sich relativ zum Lese-/Schreibkopf 29 in die Richtung 105, welche als die Richtung entlang der Spur bezeichnet wird. Die Richtung senkrecht zur Richtung 105 und parallel zur Ebene der ABS wird als Richtung quer zur Spur bezeichnet. Die Breite der WP-Spitze 141 in Richtung quer zur Spur definiert im Wesentlichen die Spurbreite (Track Width, TW) der Datenspuren in der RL 17 (2A). Die TS 170 ändert den Winkel des Schreibfelds sowie dessen Gradienten und macht das Schreiben effizienter.
  • Der Spin-Torque-Oszillator (STO) 175 des MAMR-Schreibkopfes befindet sich zwischen der hinteren Abschirmung 170 und der WP-Spitze 141. Der STO 175 ist bekannt und Einzelheiten von diesem sind nicht Teil dieser Erfindung. STOs für MAMR werden zum Beispiel in der US 7,982,996 B2 und in der US 2013/0083423 A1 sowie von J. G. Zhu et al., „Microwave Assisted Magnetic Recording", IEEE Transactions on Magnetics, Band 44, Nr. 1, Januar 2008, Seiten 125–131, beschrieben. Die elektrische Stromquelle für den STO 175 ist nicht gezeigt, umfasst jedoch Anschlussleitungen, die mit dem Rückkehrpol 135 und dem Hauptpol 134 verbunden sind. Wie durch die Pfeile 190 (2A) angezeigt ist, umfasst der Stromkreis für die Stromversorgung des STO 175 den Rückkehrpol 135, die hintere Abschirmung 170, den WP 140 und den Hauptpol 134. Die Isolierschicht 136 zwischen dem Jochansatz 137 und dem Hauptpol 134 sorgt dafür, dass der Strom zwischen dem Rückkehrpol 135 und dem Hauptpol 134 nicht kurzgeschlossen wird. Während die Position der Isolierschicht 136 im Bereich hinter der Spule 139 ermöglicht, dass die Isolierschicht relativ leicht gebildet werden kann, ist der Bereich zwischen dem Jochansatz 137 und dem Hauptpol 134 relativ klein. Dadurch verringert sich der Magnetfluss vorn Rückkehrpol 135 zum Hauptpol 134 und somit erhöht sich der magnetische Widerstand des Magnetkreises. 2C ist eine Ansicht des Schnitts 2C-2C von 2A und zeigt die Form und relative Größe der Isolierschicht 136 zwischen dem Jochansatz 137 und denn Hauptpol 134.
  • Eine Ausführungsform des MAMR-Schreibkopfes gemäß dieser Erfindung ist in 3A gezeigt, welche eine seitliche Schnittansicht durch eine Mittelebene ist, die eine Datenspur auf der Platte schneidet. Teile des MAMR-Schreibkopfes 200 sind denjenigen des MAMR-Schreibkopfes 29b in den 2A-2B ähnlich. Somit umfasst der MAMR-Schreibkopf 200 eine Jochstruktur mit einem Hauptpol 234, der einen Schreibpol (WP) 240 mit einer Polspitze 241, einen Flussrückkehrpol 235, eine hintere Magnetabschirmung 270, einen Jochansatz 237 und eine vordere Abschirmung 238 umfasst. Der STO 275 befindet sich an der ABS zwischen der hinteren Abschirmung 270 und der Schreibpolspitze 241. Es gibt jedoch keine Schicht ähnlich der Isolierschicht 136 (2A), die den Jochansatz 237 mit dem Hauptpol 234 verbindet. Stattdessen ist der Jochansatz 237 direkt mit dem Hauptpol 234 verbunden und magnetisch mit diesem gekoppelt. In der Ausführungsform dieser Erfindung umfasst der Hauptpol 234 den Schreibpol 240, den Nebenpol 246 und eine elektrisch isolierende Schicht 244 zwischen dem Schreibpol 240 und dem Nebenpol 246. Der Schreibpol 240 und der Nebenpol 246 sind aus einer ferromagnetischen Legierung gebildet, wie einer NiFe-, CoFe- oder NiFeCo-Legierung. Beim Nebenpol 246 ist das Ende, das zur ABS weist, in der ABS ausgespart und ist dicker als der Schreibpol 240. Die Isolierschicht 244 zwischen dem Nebenpol 246 und dem Schreibpol 240 sorgt dafür, dass der Strom zwischen dem Rückkehrpol 235 und dem Schreibpol 240 nicht kurzgeschlossen wird. Dies sorgt für einen Stromkreis zur Stromversorgung des STO 275. Eine elektrisch leitende Anschlussleitung 277 ist an den Schreibpol 240 und zwischen dem Schreibpol 240 und der elektrisch isolierenden Schicht 244 angeschlossen. Diese Anschlussleitung 277, die zum Beispiel aus Cu, Au oder Pd gefertigt sein kann, ist an die STO-Stromquelle angeschlossen (nicht gezeigt). Alternativ kann der Schreibpol direkt mit der STO-Stromquelle verbunden sein. Wie durch die Pfeile 290 gezeigt ist, umfasst der Stromkreis zur Stromversorgung des STO 275 den Rückkehrpol 235, die hintere Abschirmung 270, die WP-Spitze 241, den Schreibpol 240 und die Anschlussleitung 277. Die elektrisch isolierende Schicht 244 kann aus jedem geeigneten Material gebildet sein, wie Aluminiumoxid (Al2O3), SiC, SiN, diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC), SiO2 oder MgO. Die elektrisch isolierende Schicht 244 hat eine bevorzugte Dicke von größer als oder gleich 2 nm. Durch Unterteilen des Hauptpols 234 in den Nebenpol 246 und den Schreibpol 240 unter Verwendung der Isolierschicht 244 kann der Verbindungsbereich zwischen dem Rückkehrpol und dem Schreibpol vergrößert werden. 3B ist eine Ansicht des Schnitts 3B-3B von 3A und zeigt die Form und relative Größe der Isolierschicht 246, die die Verbindungsstelle zwischen dem Rückkehrpol 235 und dem Schreibpol 240 definiert. Diese Verbindungsstelle schafft einen wesentlich größeren Bereich als der Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Jochansatz 137 und dem Hauptpol 134 im Stand der Technik aus 2C. Dadurch verringert sich der magnetische Widerstand des Magnetkreises, und der Magnetfluss vom Rückkehrpol 235 zum Schreibpol 240 vergrößert sich.
  • 4 ist ein Diagramm eines Schreibkopf-Magnetfelds als Funktion des Schreibstroms, in dem der MAMR-Schreibkopf des Stands der Technik aus 2A mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 3A gezeigt ist, verglichen wird. Mit der Ausführungsform dieser Erfindung kann eine Vergrößerung des Schreibfelds von etwa 500 Oe für denselben Schreibstrom erreicht werden. Dies bedeutet, dass das entwickelte Schreibfeld für den MAMR-Schreibkopf mit wesentlich weniger Schreibstrom erreicht werden kann. Ein geringerer Schreibstrom ist wünschenswert, da bekannt ist, dass hohe Schreibstrompegel zu einer Spurinterferenz im angrenzenden und entfernten Bereich führen können, das heißt zu einem Überschreiben von zuvor geschriebenen Daten in anderen Spuren als der Spur, die gerade beschrieben wird.
  • Während die vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, sollte es für die Fachleute selbstverständlich sein, dass verschiedene Änderungen an Form und Detail vorgenommen werden können, ohne den Geist und Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Demgemäß wird die offenbarte Erfindung lediglich als veranschaulichend angesehen und ist in Bezug auf ihren Schutzbereich nur so begrenzt, wie es in den beigefügten Patentansprüchen spezifiziert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6785092 B2 [0003]
    • US 2008/0137224 A1 [0003]
    • US 7982996 B2 [0019]
    • US 2013/0083423 A1 [0019]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • J. G. Zhu et al., „Microwave Assisted Magnetic Recording”, IEEE Transactions on Magnetics, Band 44, Nr. 1, Januar 2008, Seiten 125–131 [0003]
    • J. G. Zhu et al., „Microwave Assisted Magnetic Recording”, IEEE Transactions on Magnetics, Band 44, Nr. 1, Januar 2008, Seiten 125–131 [0019]

Claims (13)

  1. Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungs-(MAMR)-Schreibkopf zur Magnetisierung von Regionen in einer Magnetaufzeichnungsschicht, wobei der Schreibkopf Folgendes umfasst: einen Kopfträger mit einer im Allgemeinen planaren ersten Oberfläche und einer Oberfläche, die zur Aufzeichnungsschicht weist, die im Allgemeinen orthogonal zur ersten Oberfläche ist; einen Hauptpol auf der ersten Oberfläche, umfassend einen Schreibpol mit einer Spitze im Wesentlichen an der zur Aufzeichnungsschicht weisenden Oberfläche, einen Nebenpol und eine elektrisch isolierende Schicht zwischen dem Schreibpol und dem Nebenpol; einen Rückkehrpol, der mit dem Nebenpol magnetisch gekoppelt ist und ein Ende im Wesentlichen an der zur Aufzeichnungsschicht weisenden Oberfläche aufweist; eine elektrisch leitende Spule zwischen dem Hauptpol und dem Rückkehrpol; eine hintere Abschirmung im Wesentlichen an der zur Aufzeichnungsschicht weisenden Oberfläche und magnetisch mit dem Rückkehrpol gekoppelt; und einen Spin-Torque-Oszillator (STO) im Wesentlichen an der zur Aufzeichnungsschicht weisenden Oberfläche zwischen der hinteren Abschirmung und der Schreibpolspitze; wobei der Rückkehrpol, die hintere Abschirmung und der Schreibpol einen elektrisch leitenden Weg für elektrischen Strom zum STO bereitstellen.
  2. Kopf nach Anspruch 1, wobei der Nebenpol ein Ende aufweist, das zu der zur Aufzeichnungsschicht weisenden Oberfläche weist, aber von der zur Aufzeichnungsschicht weisenden Oberfläche zurückgesetzt ist.
  3. Kopf nach Anspruch 1, wobei der Nebenpol eine Dicke größer als die Dicke des Schreibpols aufweist.
  4. Kopf nach Anspruch 1, wobei die elektrisch isolierende Schicht eine Dicke größer als oder gleich 2 nm aufweist.
  5. Kopf nach Anspruch 1, wobei die elektrisch isolierende Schicht aus einem Material gefertigt ist, das aus Al2O3, SiC, SiN, diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC), SiO2 und MgO ausgewählt ist.
  6. Kopf nach Anspruch 1, ferner umfassend eine elektrisch leitende Anschlussleitung, die mit dem Schreibpol in einer Region verbunden ist, die von der zur Aufzeichnungsschicht weisenden Oberfläche zurückgesetzt ist;
  7. Kopf nach Anspruch 1, ferner umfassend eine vordere Abschirmung im Wesentlichen an der zur Aufzeichnungsschicht weisenden Oberfläche, wobei sich die Schreibpolspitze zwischen der vorderen Abschirmung und der hinteren Abschirmung befindet.
  8. MAMR-System, umfassend: den Schreibkopf nach Anspruch 1; und ein Magnetaufzeichnungsmedium mit einer senkrechten Magnetaufzeichnungsschicht.
  9. Mikrowellenunterstützter Magnetaufzeichnungs-(MAMR)-Schreibkopf zur Magnetisierung von Regionen in einer senkrechten Magnetaufzeichnungsschicht einer Magnetaufzeichnungsplatte, wobei der Schreibkopf Folgendes umfasst: einen Schieber mit einer hinteren Oberfläche und einer Luftlageroberfläche (ABS) im Allgemeinen orthogonal zur hinteren Oberfläche; einen Hauptpol, wobei der Hauptpol einen Schreibpol auf der hinteren Oberfläche mit einer Spitze im Wesentlichen an der ABS und einem von der ABS zurückgesetzten Ende, eine elektrisch isolierende Schicht auf dem Schreibpol und einen Nebenpol auf der Isolierschicht mit einem Ende, das zur ABS weist, aber von der ABS zurückgesetzt ist, umfasst; eine elektrisch leitende Anschlussleitung, die mit dem Schreibpol an dem von der ABS zurückgesetzten Ende verbunden ist; einen Rückkehrpol, der mit dem Nebenpol magnetisch gekoppelt ist und ein Ende im Wesentlichen an der ABS aufweist; eine elektrisch leitende Spule zwischen dem Hauptpol und dem Rückkehrpol; eine hintere Abschirmung im Wesentlichen an der ABS und magnetisch mit dem Rückkehrpol gekoppelt; und einen Spin-Torque-Oszillator (STO) im Wesentlichen an der zur Aufzeichnungsschicht weisenden Oberfläche zwischen der hinteren Abschirmung und der Schreibpolspitze; wobei der Rückkehrpol, die hintere Abschirmung, die Schreibpolspitze, der Schreibpol und die elektrisch leitende Anschlussleitung einen elektrisch leitenden Weg für Strom zum STO bereitstellen.
  10. Kopf nach Anspruch 9, wobei der Nebenpol eine Dicke größer als die Dicke des Schreibpols aufweist.
  11. Kopf nach Anspruch 9, wobei die elektrisch isolierende Schicht eine Dicke größer als oder gleich 2 nm aufweist.
  12. Kopf nach Anspruch 9, wobei die elektrisch isolierende Schicht aus einem Material gefertigt ist, das aus Al2O3, SiC, SiN, diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC), SiO2 und MgO ausgewählt ist.
  13. Kopf nach Anspruch 9, ferner umfassend eine vordere Abschirmung im Wesentlichen an der ABS, wobei sich die Schreibpolspitze zwischen der vorderen Abschirmung und der hinteren Abschirmung befindet.
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