[发明专利]热辅助磁记录磁头和热辅助磁记录磁盘驱动器

说明书

本发明公开了用于近场换能器的具有保护膜的热辅助磁记录(HAMR)磁头和HAMR磁盘驱动器，该HAMR磁头具有保护膜，该保护膜局限于滑块的面对磁盘的表面的窗口，而不围绕近场换能器(NFT)和写极端。用于保护膜的材料包括TiO₂、ZrO₂、HfO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、Sc₂O₃、Y₂O₃、MgO、SiN、BN、SiBN和SiBNC。滑块外涂层位于滑块的面对磁盘的表面的非窗口区中，可选地也在窗口区上，外涂层的外表面形成滑块的ABS。可以在窗口区中在滑块的面对磁盘的表面上形成可选的凹槽，保护膜位于该凹槽中。

技术领域

本发明总体上涉及一种热辅助磁记录(HAMR)磁盘驱动器，其中，磁盘上的磁记录层在高温时被写入数据，具体而言，本发明涉及一种改进的HAMR写磁头。

背景技术

在传统磁记录中，记录介质中存储的磁化的热不稳定性可能导致记录数据的丢失。为了避免这种情况，需要具有高磁晶各向异性(K_u)的介质。但增大K_u也增大了介质的矫顽力，其可能超过写磁头的写磁场能力。由于已知记录层的磁性材料的矫顽力是与温度相关的，所以对于热稳定性问题的一个被提出的解决方案是热辅助磁记录(HAMR)，其中，在写入过程中局部加热高K_u磁记录材料，以便将矫顽力降低到足以进行写入，但在磁盘驱动器的环境温度(即，约15-30℃的正常工作温度或“室”温)，为了所记录的位的热稳定性，矫顽力/各向异性足够高。在一些被提出的HAMR系统中，将磁记录介质加热到接近或高于其居里温度。随后在环境温度由传统磁阻读磁头读回所记录的数据。已经提出了既用于传统连续介质又用于比特图案化介质(bit-patterned media)的HAMR磁盘驱动器，在传统连续介质中，磁记录材料是磁盘上的连续层，在比特图案化介质中，磁记录材料被图案化成离散的数据岛或“多个位”。

在典型的HAMR写磁头中，来自激光二极管的光耦合到波导，该波导将光引导到近场换能器(NFT)(也称为等离子天线(plasmonic antenna))。“近场”换能器指的是“近场光学”，其中光传送通过具有亚波长特征的元件，并且光耦合到与第一元件相距亚波长距离的第二元件，例如基板，如磁记录介质。NFT通常位于空气轴承滑块的空气轴承表面(ABS)，空气轴承滑块还支撑读磁头和磁写极并且在磁盘表面上漂浮和“保存文件(file)”。NFT通常由成形为在光入射时使得表面电荷运动集中在位于滑块ABS处的凹槽或尖端上的低损耗金属(例如Au、Ag、Al、Cu)形成。振荡尖端电荷产生强烈的近场图案，该近场图案加热磁盘上的记录层。磁写极随后用于在记录层冷却的同时改变该记录层的磁化。有时，NFT的金属结构可以产生谐振电荷运动(表面等离激元)以进一步增大强度和磁盘加热。例如，当偏振光与E-天线型NFT对准时，可以在E-天线的凹槽或尖端处产生强的近场图案。可以通过调整E-天线尺寸以使得表面等离激元频率与入射光频率匹配来产生谐振电荷运动。在US2011/0096639和US2011/0170381中描述了具有一般的三角形输出端的NFT，有时被称为“微喙(nanobeak)”型NFT，上述两个美国申请都被转让给与本申请相同的受让人。在此类NFT中，在波导表面产生的渐逝波(evanescent wave)耦合到在NFT的表面上激发的表面等离激元，并且在三角形输出端的顶产生强光学近场。

作为本发明的开发的部分，发现了NFT的可靠性在磁盘上的实际记录条件下比在真空或环境空气条件中的类似光学功率下差得多。这可能是由于滑块的保护外涂层的退化或氧化，其中滑块的保护外涂层由无定形的类金刚石碳(DLC)形成。它也可能是由于NFT的“反加热”，该NFT的“反加热”起因于滑块-磁盘摩擦加热、来自磁盘的传导和/或碳质材料在NFT附近的累积。反加热，即除了来自激光辐射的正常光学加热以外NFT的加热，可能导致NFT金属的扩散直到NFT尖端圆化且记录性能降低。