太阳城集团

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耦合有粘附层的近场换能器.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610428918.5

申请日:

2016.06.16

公开号:

CN106257585A

公开日:

2016.12.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G11B 5/31申请日:20160616|||公开
IPC分类号: G11B5/31; G11B5/60 主分类号: G11B5/31
申请人: HGST荷兰公司
发明人: 卞晓平; 戴青; A.C.拉姆; B.C.斯蒂普
地址: 荷兰阿姆斯特丹
优先权: 2015.06.16 US 14/741,390
专利代理机构: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 邱军
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610428918.5

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.01.25|||2016.12.28

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团一种系统,根据一个实施例,包括近场换能器;在该近场换能器的面向介质侧上的粘附层,该粘附层包括镍和铬;以及在该粘附层的面向介质侧上的保护层。在附加的实施例中描述了其它系统和方法。

权利要求书

1.一种系统,包括:
近场换能器;
在所述近场换能器的面向介质侧上的粘附层,所述粘附层包括镍和铬;以及
在所述粘附层的面向介质侧上的保护层。
2.如权利要求1所述的系统,其中所述粘附层中的镍和铬的比例在原子百分比基础上
的75:25至25:75的范围中。
3.如权利要求1所述的系统,其中所述粘附层的厚度在2埃和16埃之间。
4.如权利要求1所述的系统,其中所述粘附层的厚度在2埃和6埃之间。
5.如权利要求1所述的系统,其中所述近场换能器包括金。
6.如权利要求1所述的系统,其中所述近场换能器具有凹口。
7.如权利要求1所述的系统,其中所述粘附层的至少一种成分被氮化。
8.如权利要求7所述的系统,其中所述粘附层中的镍和铬的比例在大于0:1至大约67:
33原子百分比基础的范围中。
9.如权利要求1所述的系统,其中所述保护层包括氮化硅。
10.如权利要求1所述的系统,包括
磁介质;
用于在所述近场换能器上通过磁介质的驱动机构;以及
电耦合至具有所述近场换能器的磁头的控制器。
11.一种系统,包括:
用于加热磁介质的近场换能器;
用于照射所述近场换能器的光源;
邻近所述近场换能器的写入极;
在所述近场换能器的面向介质侧上的粘附层,所述粘附层包括镍和铬;以及
在所述粘附层的面向介质侧上的保护层。
12.如权利要求11所述的系统,其中所述粘附层中的镍和铬的比例在原子百分比基础
上的75:25至25:75的范围中。
13.如权利要求11所述的系统,其中所述粘附层的厚度在2埃和16埃之间。
14.如权利要求11所述的系统,其中所述近场换能器包括金。
15.如权利要求11所述的系统,其中所述近场换能器具有凹口。
16.如权利要求11所述的系统,其中所述粘附层的至少一种成分被氮化。
17.如权利要求16所述的系统,其中所述粘附层中的镍和铬的比例在原子百分比基础
上的大于0:1至大约67:33的范围中。
18.如权利要求11所述的系统,其中所述保护层包括氮化硅。
19.如权利要求11所述的系统,包括:
磁介质;
用于在所述近场换能器上通过磁介质的驱动机构;以及
电耦合至具有所述近场换能器的磁头的控制器。
20.一种方法,包括:
在近场换能器的面向介质侧上形成粘附层,所述粘附层包括镍和铬;以及
在所述粘附层的面向介质侧上形成保护层。

说明书

耦合有粘附层的近场换能器

技术领域

本发明涉及数据存储系统,且更具体的,本发明涉及具有改善的近场换能器(NFT)
结构的热辅助磁记录(HAMR)写头及其制造方法。

背景技术

计算机的核心是磁硬盘驱动器(HDD),其通常包括旋转磁盘,具有读头和写头的滑
块,在旋转盘上的悬架臂(suspension arm),以及致动器,该致动器使悬架臂摆动以将读头
和/或写头放置在旋转盘上的所选择的数据磁道上。当盘不旋转时,悬架臂偏移滑块与盘的
表面接触,但是当盘旋转时,空气由邻近滑块的空气轴承表面(ABS)的旋转盘打旋
(swirled),导致滑块以自旋转盘的表面的微小距离骑(ride)在空气轴承上。当滑块骑在空
气轴承上时,写头和读头被用于将磁印(impression)写入旋转盘并从旋转盘读取磁信号
场。读头和写头连接至根据计算机程序运行的处理电路,以实现写入和读取功能。

太阳城集团时代的太阳城集团处理量迅速地增加。特别的,期望HDD能够在其有限的面积和体积
中存储更多的太阳城集团。满足该期望的技术手段是通过增加HDD的记录密度来增加容量。为实现
更高的记录密度,记录位的进一步微型化是有效的,其进而通常需要越来越小的部件的设
计。

然而,各种部件的进一步微型化呈现其各自的挑战和障碍。对使用在磁盘驱动器
中的磁介质中的更高的存储位密度的持续需求已经将数据单元的尺寸(体积)减小至单元
尺寸受限于磁性材料的晶格尺寸的程度。尽管晶格尺寸可以进一步减小,令人担忧的是存
储在单元内的数据不再热稳定,这是由于环境温度下的热波动足以擦除数据。该状态被描
述为超顺磁极限(superparamagnetic limit),其决定了对于给定磁介质的最大理论存储
密度。可以通过增加磁介质的矫顽力和/或降低温度来提升该极限。然而,当设计用于商业
和消费使用的硬盘驱动器时,降低温度是不切实际的选择。可替代的,提升矫顽力是实际的
方案,但需要采用更高磁矩材料的写头,这将使数据记录更具挑战性。

已经提出一种方案,其采用热量来降低磁介质表面上的局部区域的有效矫顽力,
并在该被加热的区域内写入数据。当将介质冷却至环境温度时,数据状态变为“固定的”。该
技术被广泛地且可互换地称为HAMR(“热辅助磁记录”),或者TAR或TAMR(“热辅助(磁)记
录”)。HAMR可以应用至纵向和垂直记录系统两者,尽管技术存储系统的最高密度状态更可
能是垂直记录系统。已经通过多种技术(例如聚焦激光束或近场光源)实现了介质表面的加
热。

发明内容

根据一个实施例的系统,包括近场换能器;在该近场换能器的面向介质侧上的粘
附层,该粘附层包括镍(Ni)和铬(Cr);以及在该粘附层的面向介质侧上的保护层。

根据另一实施例的系统,包括用于加热磁介质的近场换能器;用于照射该近场换
能器的光源;邻近该近场换能器的写入极;在该近场换能器的面向介质侧上的粘附层,该粘
附层包括镍和铬;以及在该粘附层的面向介质侧上的保护层。

根据又一实施例的方法,包括在近场换能器的面向介质侧上形成粘附层,该粘附
层包括镍和铬;以及在该粘附层的面向介质侧上形成保护层。

这些实施例中的任何一个可以在磁性数据存储系统中实现,例如在磁盘驱动系统
中,其可以包括磁头、用于在磁头上通过磁介质(例如硬盘)的驱动机构、以及电耦合至磁头
的控制器。

通过以下详细说明(其结合附图通过示例的方式解释本发明的原理),本发明的其
它方面和优点将变得显而易见。

附图说明

为了充分地理解本发明的性质和优点、以及使用的优选模式,应当结合附图来参
考阅读以下详细说明。

图1是根据一个实施例的磁记录磁盘驱动器系统的简化图。

图2A是根据一个实施例的具有螺旋线圈的垂直磁头的截面图。

图2B是根据一个实施例的具有螺旋线圈的背负式磁头的截面图。

图3A是根据一个实施例的具有环形线圈的垂直磁头的截面图。

图3B是根据一个实施例的具有环形线圈的背负式磁头的截面图。

图4是根据一个实施例的垂直记录介质的示意图。

图5A是根据一个实施例的记录头以及图4的垂直记录介质的示意图。

图5B是根据一个实施例的记录装置的示意图,该记录装置配置为分别在垂直记录
介质的两侧上记录。

图6是根据一个实施例的薄膜垂直写头的局部截面图。

图7A-7B是根据一个实施例的具有NFT的HAMR磁头的局部侧视图。

图8A是根据一个实施例的具有NFT的HAMR磁头的部分侧视图。

图8B是沿框8B截取的图8A的磁头的详细侧视图。

图8C是沿线8C-8C截取的图8B的磁头的喉视图。

图9是根据一个实施例的实验数据的表格。

图10是根据一个实施例的方法的流程图。

图11是根据一个实施例的具有NFT的HAMR磁头的局部侧视图。

具体实施方式

进行以下说明是为了解释本发明的一般原理,而非意在限制本文所要求保护的创
造性概念。此外,本文所描述的特定特征可以与所描述的其它特征以各种可能的结合和变
换方式结合在一起。

除非本文另有特别限定,赋予所有术语尽可能最宽泛的解释,包括由说明书所暗
示的含义、以及本领域技术人员所理解的含义、和/或如字典、协议等所定义的含义。

还必须注意,如说明书和所附权利要求中所用的,单数形式“一”、“一个”和“该”包
括复数指代物,除非另有规定。

以下说明公开了磁盘式存储系统和/或相关的系统和方法,以及它们的运行和/或
部件的若干优选实施例。本文描述的各种实施例实现了具有NFT以及耦合有粘附层的磁记
录头。相应的,本文的方式包括具有改善的NFT结构及其功能性的HAMR写头。

在一个概括性实施例中,一种系统包括近场换能器;在该近场换能器的面向介质
侧上的粘附层,该粘附层包括镍和铬;以及在粘附层的面向介质侧上的保护层。

在另一概括性实施例中,一种系统包括用于加热磁介质的近场换能器;用于照射
该近场换能器的光源;邻近该近场换能器的写入极;在该近场换能器的面向介质侧上的粘
附层,该粘附层包括镍和铬;以及在该粘附层的面向介质侧上的保护层。

在又一概括性实施例中,一种方法包括在近场换能器的面向介质侧上形成粘附
层,该粘附层包括镍和铬;以及在该粘附层的面向介质侧上形成保护层。

现在参考图1,示出了根据本发明的一个实施例的磁盘驱动器100。如图1所示,至
少一个可旋转的磁介质(例如磁盘)112被支承在主轴114上,并通过驱动机构旋转,驱动机
构可以包括磁盘驱动电机118。在每个盘上的磁记录可以是在盘112上的同心数据磁道(未
示出)的环形图案的形式。因此,磁盘驱动电机118优选使磁盘112在磁读取/写入部分121上
通过,下面将立即描述。

至少一个滑块113设置在盘112附近,每个滑块113支承例如根据本文所描述和/或
所暗示的方式的任意一个的磁头的一个或多个磁读取/写入部分121。随着盘旋转,滑块113
在盘表面122上径向地移动进出,从而部分121可以访问(access)盘的不同磁道,期望的数
据被记录和/或写入这些磁道。每个滑块113通过悬架115被附接至致动器臂119。悬架115提
供偏移滑块113抵靠盘表面122的轻微弹力。每个致动器臂119被附接至致动器127。如图1所
示的致动器127可以是音圈电机(VCM)。VCM包括在固定磁场内可移动的线圈,线圈移动的方
向和速度由控制器129提供的电机电流信号控制。

在磁盘存储系统运行期间,盘112的旋转在滑块113和盘表面122之间产生空气轴
承,其在滑块上施加向上力或升力。从而在正常运行期间,空气轴承抗衡(counter-
balance)悬架115的轻微弹力,并且以小的、基本恒定的间距支承滑块113离开并稍微高于
盘表面。注意到,在一些实施例中,滑块113可以沿盘表面122滑动。

磁盘存储系统的各种组件的运行由控制单元129产生的控制信号(诸如存取控制
信号和内部时钟信号)控制。典型地,控制单元129包括逻辑控制电路、存储装置(例如存储
器)和微处理器。在优选的方式中,控制单元129电耦合(例如经由导线、线缆、线路等)至一
个或多个磁读取/写入部分121,以控制其运行。控制单元129产生控制信号(诸如,在线路
123上的驱动电机控制信号以及在线路128上的磁头位置和寻找控制信号)以控制各种系统
运行。在线路128上的控制信号提供期望的电流分布以最佳地移动滑块113并将滑块113放
置到盘112上的期望的数据磁道。通过记录通道125从读取/写入部分121往返地传达读取信
号和写入信号。

磁盘存储系统的以上说明以及图1的附图仅是为了表示目的。显而易见的是,磁盘
存储系统可以包含多个盘和致动器,且每个致动器可以支承多个滑块。

还可以提供接口用于磁盘驱动器和主机(内部或外部)之间的通信,以发送和接收
数据,并用于控制磁盘驱动器的运行以及将磁盘驱动器的状态传达至主机,所有这些将由
本领域技术人员所理解。

太阳城集团磁头,其中的感应写入部分包括嵌入一个或多个绝缘层(绝缘堆叠体)中的线
圈层,该绝缘堆叠体位于第一极片层和第二极片层之间。可以通过在写入部分的空气轴承
表面(ABS)处的间隙层在第一极片层和第二极片层之间形成间隙。极片层可以在背间隙
(back gap)处相连接。电流通过线圈层传达,在极片中产生磁场。磁场跨越(fringe
across)ABS处的间隙,以将磁场太阳城集团的位写入移动介质上的磁道中,例如旋转磁盘上的磁
道中。

第二极片层具有从ABS延伸至展开点(flare point)的极尖部分,以及从展开点延
伸至背间隙的轭(yoke)部分。展开点是第二极片开始变宽(展开)以形成轭的位置。展开点
的设置直接影响用来将太阳城集团写入到记录介质上所产生的磁场的幅度。

图2A是根据一个实施例的垂直磁头200的截面图。在图2A中,螺旋线圈210和212用
于在针极(stitch pole)208中形成磁通,其随后将该通量传递至主极206。线圈210表示从
页面向外延伸的线圈,而线圈212表示延伸进入页面的线圈。针极208可以从ABS 218凹陷。
绝缘216围绕线圈且可以为一些元件提供支承。介质行进的方向,如结构的右侧的箭头所表
示,首先使介质移动通过下返回极214,随后通过针极208,主极206,尾部屏蔽件204(其可以
连接至环绕屏蔽件(未示出)),最后通过上返回极202。这些部件中的每一个可以具有与ABS
218接触的部分。ABS 218被表示为跨越结构的右侧。

通过驱动通量通过针极208进入主极206,且随后至设置为朝向ABS 218的盘的表
面来实现垂直写入。

图2B示出了具有类似于图2A的磁头200的特征的背负式磁头201的一个实施例。如
图2B所示,两个屏蔽件204、214侧面包围(flank)针极208和主极206。还示出了传感器屏蔽
件222、224。传感器226通常设置在传感器屏蔽件222、224之间。

图3A是垂直磁头300的另一实施例的示意图,其使用环形线圈310来提供至针极
308的通量,该配置有时被称为饼形(pancake)配置。针极308提供通量至主极306。在这样的
布置的情况下,下返回极是可选的。绝缘316围绕线圈310,且可以为针极308和主极306提供
支承。针极可以从ABS 318凹陷。介质行进的方向,如结构的右侧的箭头所表示,首先使介质
移动通过针极308,主极306,尾部屏蔽件304(其可以连接至环绕屏蔽件(未示出)),最后通
过上返回极302(所有这些部件可以具有或可以不具有与ABS 318接触的部分)。ABS 318被
表示为跨越结构的右侧。在一些实施例中,尾部屏蔽件304可以与主极306接触。

图3B示出了具有类似于图3A的磁头300的特征的背负式磁头301的另一实施例。如
图3B所示,背负式磁头301还包括环形线圈310,其环绕以形成饼形线圈。附加地示出了传感
器屏蔽件322、324。传感器326通常设置在传感器屏蔽件322、324之间。

在图2B和图3B中,可选的加热器示出为接近磁头的非ABS侧。加热器(Heater)还可
以被包括在图2A和图3A所示的磁头中。该加热器的位置可以基于设计参数(例如突起的期
望的位置、周围层的热膨胀系数等)改变。

图4提供了简化的垂直记录介质400的示意图,其还可以与例如图1所示的磁盘记
录系统一起使用。如图4所示,垂直记录介质400,其可以是各种方式的记录盘,至少包括合
适的非磁性材料(例如玻璃、铝等)的支承基板402,以及设置在基板402上的具有高磁导率
的材料的软磁底层404。垂直记录介质400还包括设置在软磁底层404上的磁记录层406,其
中磁记录层406优选的具有相对于软磁底层404的高矫顽力。软磁底层404和磁记录层406之
间可能有一个或多个附加的层(未示出),例如“交换中断”层或“中间层”。

磁记录层406中的磁脉冲的取向实质上垂直于记录层的表面。软磁底层404的磁化
取向在软磁底层404的平面中(或平行于软磁底层404的平面)。如图4特别示出的,软磁底层
404的平面内磁化可以由延伸进入页面的箭头所代表。

图5A示出了垂直磁头508和图4的垂直记录介质400之间的运行关系。如图5A所示,
磁通510(其在垂直磁头508的主极512和返回极514之间延伸),环绕进出磁记录层406和软
磁底层404。软磁底层404有助于将来自垂直磁头508的磁通510在基本垂直于磁介质的表面
的方向上聚集在磁记录层406中。相应的,产生在垂直磁头508和软磁底层404之间的强磁场
使得太阳城集团能够被记录在磁记录层406中。磁通进一步通过软磁底层404被引导(channeled)
返回至磁头508的返回极514。

如上文所述,软磁底层404的磁化取向在软磁底层404的平面中(或平行于软磁底
层404的平面),且可由延伸进入页面的箭头所代表。然而,如图5A所示,该软磁底层404的平
面内磁化可以在暴露至磁通510的区域中旋转。

图5B示出了图5A所示结构的一个实施例,其中软磁底层404和磁记录层406(以及
邻近磁记录层406的外表面设置的合适的记录磁头508)设置在基板402的相反侧上,由此允
许在介质的每侧上进行记录。

参考各个创造性实施例,除非本文另有说明,图1-5B的结构的各种部件,以及本文
公开的其它实施例的各种部件,可以具有常规的(多种)材料、设计、和/或使用常规技术来
制造,在阅读本公开时,这些对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

如之前提到的,HAMR或等同的TAR,是在磁记录介质(例如盘、带等)上记录太阳城集团的
方法。图6绘示了根据一个实施例的示例性HAMR磁头600的局部截面图。当然,图6所示的示
范性磁头仅为示例,且任何常规或新型的磁头构造可以结合各种实施例来使用。作为选择,
本磁头600可以结合来自本文所列举的任何其它实施例的特征来实现,例如参考其它附图
所描述的实施例。当然,然而,这样的磁头600以及本文呈现的其它磁头可以使用在各种应
用和/或变换中,无论这些应用和变换是否在本文所列举的示例性实施例中特别描述过。此
外,本文呈现的磁头600可以使用在任何期望的环境中。

应当注意的是,图6中示出的部件的尺寸可能是相对于其它部件夸大的(例如大于
通常观察到的),其非意在限制本发明。此外,为了简化和阐明所呈现的结构,可能在后续的
附图和/或说明书中省略了间隔层和绝缘层。因此,尽管图6示出了HAMR磁头600的示例性截
面图,附加的和/或可替代的层以及层的结合可以用于结构中,如相关技术人员在阅读本公
开时所能理解的,这些层包括绝缘层、粘附层等。另外,与磁头600相关的任意所描述的层可
以由多层构成,多层可以是或不是相同的材料。

现在参考图6,磁头600包括耦合至主极604的返回极602,主极604的一部分设置为
朝向面向介质侧(ABS)。极602、604可以包括常规的磁性合金或材料。用于极602、604的示范
性材料包括钴(Co)、镍(Ni)、铁(Fe)、铬(Cr)等,和/或它们的组合,例如NiFe、CoFe、CoNiFe、
CoFeCr等。

磁头600还包括光波导606,其由覆层608、610、612围绕。根据本实施例,覆层608、
610、612被示出为至少延伸至弯曲侧614;但在其它实施例中,一些或所有的覆层可以不延
伸至弯曲侧614。

此外,覆层610中的一层在波导606和NFT623之间形成凹陷。进一步的,覆层610还
直接邻近波导606的一侧,例如沿其带(stripe)高度平行于波导606的纵轴延伸。另外,覆层
612中的另一层沿NFT 623的前边缘侧延伸,由此形成面向介质侧的一部分。因此,在一些实
施例中,波导606可以设置为邻近两个覆层610、612,例如,如图6所示。

在各种实施例中,覆层608、610、612可以包括本领域技术人员已知的任何材料,例
如Al2O3、SiO2等,和/或它们的复合物。此外,覆层608、610、612可以包括相同、类似或不同的
材料,取决于期望的实施例。

波导606延伸至具有近场光源616(例如激光器)的弯曲侧614。然而,在其它方式
中,光波导606可以与NFT 623分隔开大约100mm和大约10nm之间,但取决于期望的实施例可
以更高或更低。

光源616发射光信号(例如光),其理想地直接沿光波导606朝向NFT 623。因此,波
导606通常用于将光能量传递至NFT 623,NFT 623可以用于加热磁介质,例如通过在磁介质
628的表面上形成小的热点,由此当其在介质行进650的预定方向上行进时,引起磁介质628
(例如盘)表面的隔离加热。波导606优选包括具有高折射率(例如至少高于覆层608、610、
612)的材料,由此有助于保持从光源616发射的在波导606内的光信号。用于波导606的示例
性材料包括但不限于TaOx、TiOx、NbOx、ZrOx、HfOx等,和/或它们的复合物。用于波导606的其
它示范性材料可以包括Ta2O5,和/或TiO2。

覆层608、610、612优选包括具有低折射率的材料,例如,从而保持限制在波导的侧
壁内的光信号。通常,低折射率材料可以包括具有低于大约1.75的折射率的任何材料,但取
决于期望的实施例可以更高或更低。在其它方式中,低折射率可以低于波导606的折射率。
用于覆层608、610、612的示例材料包括折射氧化物(例如AlOx、SiOx等),或具有期望的低折
射率的其它常规材料。

如图所示,波导606可以具有沿其长度近似均匀的截面。波导606的厚度可以名义
上在大约200nm和大约400nm之间,但优选厚于开口624。

然而,如本领域公知的,波导606和/或覆层可以具有多种其它可能的设计,包括具
有沿波导的长度的非均匀芯截面的平面固体浸没镜(planar solid immersion mirror)或
平面固体浸没透镜(planar solid immersion lens)。因此,根据各种方式,波导606可以具
有如本领域技术人员所选择的任何其它截面轮廓,例如矩形、正方形、三角形、圆形等截面。

继续参考图6,磁头600还包括设置在常规绝缘层620(例如氧化铝)中的写入线圈
618。如本领域技术人员将理解的,通过在返回极602中引起磁场,写入线圈可以辅助磁头
600执行写入操作,该磁场传递至主极604并集中在磁唇662中,磁唇662用于写入由其分隔
开的磁介质628(例如磁盘)。换言之,磁唇662可以作为写入极。因此,磁唇662优选的磁耦合
至主极604和返回极602。在其它实施例中,主极604可以具有接近主极604的下部的阶梯。还
优选的是,磁唇622具有笔直的和基本垂直的(垂直于沉积的平面)背边缘621,例如距离磁
头600的面向介质表面最远。

此外,NFT 623被示出为包括开口624(例如C型开口)以及在其下面的可以辅助执
行写入操作的导电金属膜主体626。NFT 623可以用于加热磁介质,由此软化其磁性颗粒的
磁稳定性。可以从光源616经由波导606向NFT 623供给用来加热磁介质的能量。在优选的实
施例中,这允许磁场集中在磁唇622以影响介质682上的磁性颗粒的磁取向,例如用来执行
写入操作。因此,期望NFT 623定位为邻近磁唇622,例如图6所示。

根据一种方式,导电金属膜主体626可以具有圆形截面形状以及从其延伸的凹口,
例如本领域技术人员将理解的“棒棒糖式天线(lollipop antenna)”。然而,取决于期望的
实施例,导电金属膜主体626可以具有任何形状,例如E型。

此外,可能有利的是将热量限制在大约单个的数据磁道,其可能近似40nm宽或更
小。候选的近场光源通常使用低损耗等离子体金属(金、银、铝、铜等),其定型为使得当光入
射时,使表面电荷运动(surface charge motion)集中在定位于面向滑块介质侧的尖顶。振
荡尖端电荷可以形成加热盘的强近场模式。有时,金属结构可以形成谐振电荷运动(表面等
离子体)以进一步增加强度和盘加热。例如,当偏振光与三角形金板的角落对准时,可以在
该角落形成强近场模式。可以通过调整三角形尺寸以使表面等离子体频率匹配入射光频率
来使谐振电荷运动发生。另一近场换能器是来自施加至光频率的微波电路的凹口槽波导
(也称为C开口)。光偏振可以与凹口对准,且入射光可以使表面电荷集中在凹口的尖端。

根据一个实施例,磁唇622可以具有近似等于主体626的名义长度的名义长度(如
在带高度方向上从面向介质侧测得),但是长度可以不同,长度例如由近场光源、NFT和/或
磁唇的性能和/或性质来决定。此外,根据各种其它实施例,磁唇622的长度可以在大约50nm
至大约500nm之间变化,更优选的在大约50nm和大约200nm之间,但取决于期望的实施例可
以更高或更低。

然而,尽管开发了例如图6的示范性实施例所示的HAMR磁头,发明人发现了由加热
NFT而产生的不期望的效应,如很快将变的显而易见的。见图7A,示出了具有NFT 702的部分
的HAMR磁头700的详图。如图所示,粘附层704形成在NFT 702上,且开口706形成在粘附层
704上。此外,主极磁唇708形成在开口706上。应当注意的是,术语“上”并非意在限制本发
明,而是被包括以描述层702、704、706、708相对于彼此的取向。因此,根据本实施例,无论哪
个层被视为在另一层“上”,粘附层704和开口706被夹在NFT 702和磁唇708之间。

仍参考磁头700,保护层710形成在层702、704、706、708的面向介质侧上。保护层
710意在作为底层702、704、706、708的保护覆盖层,例如防止腐蚀、暴露至污染物、磨损等。
NFT 702优选包括金,金是如上文所述的低损耗金属。另外,在发明人的HAMR磁头开发工艺
的开始阶段中使用SiNxOy来形成保护层710。

然而,如上文所述,在开发期间,发明人发现当NFT 702被暴露至在HAMR期间经历
的高运行温度时,NFT 702不期望地与SiNxOy保护层710分隔开,从而形成空穴。见图7B,已经
被暴露至HAMR运行温度的HAMR磁头750被绘示为具有空穴712,其中NFT材料由于被暴露至
高运行温度而被再处理(retreated),且被致密化(densified)。金,尤其是纯金,具有相对
低的熔化温度,是可延展的且在高温下倾向于被致密化。对NFT的损伤程度至少部分地取决
于使用的程度。开始时,金使SiNxOy保护层710从界面脱离,且随着损伤继续进行,产生的空
穴继续从其面向介质侧展开。

然而,金还是惰性材料(inert material),其理想地倾向于不与晶体类型的SiNxOy
保护层710材料相接,由此使得金成为理想的NFT材料。相应的,在试图抵消NFT结构在运行
期间所经历的不期望的性能问题时,发明人通过试验或错误,发现了用于金表面的独特的
粘附层,令人惊奇且不可预料的,该粘附层被发现减少了NFT金层中的空穴的形成。

本文所描述的粘附层可以施加至任何具有NFT的磁头的面向介质侧。仅为了示例,
且将本发明置于说明性的上下文中以帮助读者,图8A-8C呈现了示范性实施例。再次重申,
应当牢记于心的是,粘附层和任何覆层可以被添加至任何类型的具有NFT的磁头的面向介
质侧。

见图8A-8C,示出了根据一个实施例的系统800。作为选择,本系统800可以结合来
自本文所列举的任何其它实施例的特征来实线,例如参考其它附图(例如图6)所描述的实
施例。具体的,图8A-8C示出了图6的实施例的变型。相应的,图8A-8C的各个部件具有和图6
共同的编号。

然而,这样的系统800和本文呈现的其它系统可以使用在各种应用和/或变换中,
其可以在或可以不在本文所列举的示例性实施例中具体地描述。此外,本文呈现的系统800
可以使用在任何期望的环境中。因此,可以认为图8A-8C(以及其它附图)包括任何可能的变
换。

图8A-8B示出了包括HAMR磁头802的系统800,HAMR磁头802具有NFT 623(例如优选
包括金),用于照射NFT 623的光源616,以及光波导606,光波导606通常用于将光能量传递
至NFT 623,例如在如上文所述的覆层608、610和612的帮助下。另外,NFT 623优选的包括从
其主体626延伸的凹口,例如上文所描述的以及如图8C中的磁头802的喉视图中所示出的。

暂时参考图8C的喉视图,根据示范性实施例示出了凹口810,且非意在限制本发
明。此外,环绕层820和热沉822优选包括具有高热导率的一种或多种材料,例如金(Au)、银
(Ag)、铜(Cu)、钽(Ta)、钛(Ti)、铬(Cr)等,或如本领域技术人员在阅读本说明书时所能理解
的任何其它理想的材料。如上文所述,凹口810结合波导和NFT将由光源产生的热量聚集,优
选使得热量可以集中在大约单独的磁道水平。然而,常规实现方式中的NFT结构,特别是凹
口,被发现随着使用而退化和损坏,逐渐地使相对应的磁头整体上不可运行,如下面将参考
图9所描述的。然而,本发明的各方面减少了这样的损伤的发生。

再次参考图8A-8B,磁头802附加的包括写入线圈618,邻近NFT 623的主极604(写
入极),主极604耦合至返回极602。粘附层804和保护层806也被包括在HAMR磁头802的面向
介质侧上,包括NFT 623结构的面向介质侧。尽管保护层806可以包括SiNxOy,粘附层804优选
包括镍和铬,如很快将变的显而易见的。

如上文所述,SiNxOy作为保护层806的理想的材料,是因为SiNxOy是光学透明材料。
此外,NFT 623优选包括例如金的低损耗材料。然而,金具有致密化的倾向,且在NFT的使用
期间(例如HAMR写入)从保护层806分离,由此形成如图7B中可见的空穴。作为鲜明的对比,
通过在保护层806和NFT 623之间添加包括镍和铬的粘附层804,发明人惊奇地发现,即使在
长期使用期间,NFT 623保持钉扎(pinned)至保护层806,例如,见下面的图9。该结果是不可
预料的,且仅可通过试验和错误发现。

尽管发明人不确定,为何具有镍和铬的粘附层的添加在NFT的结构完整性和性能
上具有如此显著的效果,但用于形成粘附层的材料和/或工艺可能起到了重要作用。不希望
受限于任何理论,且现在发现了粘附层提供了有益的效果,发明人相信镍和铬的组合能够
改善NFT至保护层的钉扎。再次重申,不希望受限于任何理论,据信在NFT结构中发现了镍与
金良好的耦合。与金耦合(例如混合)的镍的数量可以在NFT中的金的总量的若干百分比内。
此外,在形成粘附层的工艺期间,铬可以变为至少部分的氮化,由此允许粘附层与保护层耦
合。具体的,据信粘附层的氮化铬与SiNxOy保护层的氮良好的耦合。因此,尽管NiCr粘附层自
身是合金,但将NiCr粘附层施加至NFT的面向介质表面实现了不可预料的改进。

图9示出了通过将(具有一种或两种不同配置的)多个NFT结构暴露至通过在大约
300摄氏度(300℃)下烘焙NFT结构的模拟写入环境温度(这模拟了在写入时在NFT处经历的
温度范围)而获得的结果的表格900。用于测试的NFT结构的其中一种配置包括根据本文所
描述的一些实施例的形成在NFT的面向介质侧上的具有大约的厚度的NiCr粘附层,以
及形成在粘附层的面向介质侧上的大约2mm的SiNxOy保护层。可替代的,第二NFT结构配置实
现为常规设计,仅具有形成在NFT的面向介质侧上的SiNxOy保护层。

如表格900中可见,即使暴露至300℃的烘焙环境60分钟之后,具有常规设计(仅具
有形成在NFT的面向介质侧上的SiNxOy保护层)的所有四个NFT结构具有圆形(rounded)的凹
口。因此,这些凹口都与仅在60分钟的暴露之后保持完整的常规NFT结构无关。作为鲜明的
对比,在暴露至300℃的烘焙环境60分钟之后,具有粘附层和保护层的五个替代的NFT结构
都不具有圆形凹口。因此,在60分钟的暴露之后,具有粘附层和保护层的所有NFT结构的凹
口是完整的。

对NFT的损伤的程度至少部分地取决于使用的程度。相应的,发展到暴露至300℃
的烘焙环境110分钟,与常规的NFT结构相关的十一个凹口中的两个被发现严重损坏,而与
常规的NFT结构相关的十一个凹口中的其余九个被发现是圆形的。相比之下,对于具有粘附
层和保护层的十一个NFT结构,没有凹口严重损坏,且仅十一个凹口中的两个被发现是圆形
的。

再次进行实验,这次为暴露至300℃的烘焙环境160分钟,与常规的NFT结构相关的
所有凹口被发现严重损坏。作为鲜明的对比,具有粘附层和保护层的NFT结构的超过一半的
凹口被发现仍是完整的。相应的,发明人意想不到地发现将具有镍和铬的粘附层添加至NFT
的面向介质表面延长了NFT的运行寿命,甚至在广泛使用的情况下。

由此得出结论,在模拟的写入温度下,通过本文公开的实施例而实现的令人惊奇
且显著的改善很快变的显而易见。尽管对于常规的NFT结构几乎是立即经历不可逆的损伤,
但发明人意想不到地发现通过在NFT和保护层之间添加包括镍和铬的粘附层,实现了结构
完整性和性能的显著改善。

再次参考图8A-8B,如上文所述,粘附层804优选包括镍和铬。根据不同的方式,粘
附层804中的镍和铬的比例可以在大约75:25至大约25:75的原子百分比基础的范围中,例
如取决于期望的实施例。根据其它方式,粘附层804中的镍和铬的比例可以在大于大约0:1
至大约67:33原子百分比基础的范围中。此外,粘附层804(见图8B)的沉积厚度t1可以从大
约至大约更优选的从大约至大约但是取决于期望的实施例可以更高
或更低。

如上文所述,发明人相信粘附层804的至少一种成分被氮化为形成的副产品。根据
在粘附层804中具有镍和铬的实施例,铬可以在粘附层的形成期间被氮化。根据示例性方
式,铬可以被氮化以产生2Cr:3N的比例。

现在参考图10,示出了根据一个实施例的方法1000的流程图。可以使用常规的制
造工艺。可以根据本发明按照图1-8C所绘示的任何环境中的各种实施例来执行方法1000。
当然,方法1000可以包括比图10中所述具体描述的更多或更少的操作,如本领域技术人员
在阅读本说明书时可理解的。

如图10所示,方法1000包括操作1002,其中形成具有NFT的HAMR写头,例如使用任
何一种或多种工艺,其在本领域技术人员在阅读本说明书时将变得显而易见。此外,操作
1004包括在近场换能器的面向介质侧上形成粘附层。另外,操作1006包括在粘附层的介质
面对侧上形成保护层。

如上文所述,粘附层优选包括镍和铬。因此,形成粘附层可以包括将镍和铬施加至
写头的面向介质侧。根据示范性实施例,且非意在限制本发明,可以使用真空沉积(例如溅
射)将镍和铬施加至写头的面向介质侧。此外,优选在惰性环境中将镍和铬施加至写头的面
向介质表面,如本领域技术人员在阅读本说明书时将理解的。仍参考示范性实施例,氩氮等
离子体可以被后续地引入至沉积环境,由此Si和N可以被溅射在写头的面向介质侧上,在之
前施加的NiCr粘附层上。通过在充满氩氮等离子体的沉积环境中溅射Si和N,形成了SiNxOy
保护层。据信,由于引入氮氩等离子体以制备SiNxOy保护层沉积而发生前述氮化作用。

通过实现方法1000而产生的结构优选包括设置在NFT的面向介质侧上的粘附层,
以及设置在粘附层的面向介质侧上的保护层,例如图8A-8B所示。然而,应当注意的是,尽管
在图8A-8B中粘附层804被示出为已被施加至磁头802的面向介质侧的大部分,但在其它实
施例中,粘附层804的施加可以选择性地限制于面向介质表面的某些区域。

例如,见图11,示出了根据一个实施例的具有写头1102的系统1100。作为选择,本
系统1100可以结合来自本文所列举的任何其它实施例的特征来实现,例如参考其它附图
(例如图6)所描述的实施例。具体的,图11示出了图6的实施例的变型。相应的,图11的各个
部件具有和图6共同的编号。

然而,这样的系统1100和本文呈现的其它系统可以使用在各种应用和/或变换中,
其可以在或可以不在本文所列举的示例性实施例中具体地描述。此外,本文呈现的系统
1100可以使用在任何期望的环境中。因此,可以认为图11(以及其它附图)包括任何可能的
变换。

系统1100的写头1102被示出为包括具有“窗式结构”的粘附层1104。换言之,粘附
层1104已被选择性地施加至NFT 623的面向介质表面的一部分,从而粘附层1104被局部化
在NFT区域。保护层1106也被示出为具有局部化在NFT区域的窗式结构。用于实现窗式结构
的示范性实施例在美国专利No.8,902,720中被公开,其通过引用结合于本文。在可替代的
实施例中,粘附层可以被施加至磁头的整个面向介质侧。

因此,在一些实施例中,粘附层和/或保护层可以被施加至写头的全部面向介质
侧,而在其它实施例中,粘附层和/或保护层可以仅被施加至面向介质侧的NFT区域,作为
“窗式结构”。因此,粘附层和/或保护层可以局部化在写头的面向介质侧的NFT区域。对于其
中粘附层和保护层实现为窗式结构的实施例,可以将补充层(未示出)施加至写头的面向介
质侧,例如用来保护否则将暴露而磨损的在面向介质侧处的层。

在一些实施例中,可能期望将粘附层和/或保护层限制在NFT区域,这是由于更局
部化的施加将减少整个结构的性能相对于层厚度的敏感性。因此,与实现非局部化的粘附
层和/或保护层(其分别具有和局部化的粘附层和/或保护层相同的沉积厚度)实施例相比,
其中粘附层和/或保护层被局部化在写头的面向介质侧的NFT区域的实施例可能经历改善
的性能。

再次重申,通过本文公开的实施例而实现的不可预料和显著的改善克服了在使用
(写入)期间对于常规NFT结构几乎立即经历的不可逆损伤。发明人意想不到的发现了通过
在NFT和保护层之间添加粘附层,实现了结构完整性和性能的显著改善。发明人不确定粘附
层与保护层的组合是否对作为整体的整个结构有任何影响。考虑到涉及的制造工艺,该不
确定性尤其体现在与控制施加的粘附层的厚度相关的困难。

结果,本文所描述的各种实施例可以允许使用具有SiNxOy的光学透明保护层而不
会对性能有负面影响。此外,SiNxOy保护层的施加防止在保护层的表面处的增加的运行温
度,以及通过引入粘附层理想地钉扎NFT和SiNxOy保护层。结果增加了NFT的有效寿命。所述
另一方式,如本文所描述和/或建议的粘附层的实现方式可以用于将NFT耦合至保护覆层,
由此防止在使用期间在NFT结构中形成任何空穴,即使在大量的使用太阳城集团之后。

应当注意的是,本文所呈现的用于各种实施例中的至少一些实施例的方法可以整
体或部分地实现,实现在计算机硬件、软件中,手工的、使用专业设备等,或它们的组合。

此外,可以使用公知的材料和/技术来实现任何的结构和/或步骤,如对于本领域
技术人员在阅读本说明书时将变得显而易见。

已通过示例的方式呈现了本文所公开的创造性概念,以大量的示例性方案、实施
例、和/或实现方式解释了其各式各样的特征。应当理解的是,总体公开的概念应被视为模
块化的,且可以以其任意组合、变换或综合来实现。此外,如本领域普通技术人员在阅读本
说明书时可理解的所公开的特征、功能、和概念的任何修改、替代或等价物亦应当被视为在
本公开的范围内。

虽然已在上面描述了各种实施例,但应当理解的是,它们仅通过示例的方式呈现
而非限制。因此,本发明的广度和范围不应由任何上述的示例性实施例来限制,而应仅根据
随附的权利要求及其等同来限定。

关 键 词:
耦合 粘附 近场 换能器
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