CN1550003A - 使用薄膜导线中高电流密度局部产生的磁场的记录磁头 - Google Patents

Abstract

在磁存储介质(58)中记录信息位的一种方法，所述方法包括放置第一导体(50)使之邻近磁记录介质(58)，导体具有宽度和长度，其中第一导体和磁记录介质之间的距离小于或等于宽度和长度，并使第一电流流过足够幅度的导体以在磁记录介质中产生磁场，该磁场大于一特斯拉，并具有交叉磁道方向和下磁道反向的一个位尺寸上的大于100奥斯特/纳米(Oe/nm)的磁场梯度。还包括根据本方法的、记录数据的磁性记录头(48)和盘驱动器(10)。

Description

使用薄膜导线中高电流密度局部产生的磁场的记录磁头

有关申请的交叉参考

本申请要求2001年8月21日提出的美国临时申请第60/315,467号的利益。

发明领域

本发明涉及与磁存储介质一起使用的记录磁头，尤其，涉及利用单个导体的这种记录磁头，所述单个导体用于感生供轴向或垂直磁记录的磁写入场，以及涉及使用这种记录磁头来记录数据的一种方法。

发明背景

一般都知道与磁存储介质一起使用的轴向和垂直记录磁头。轴向记录磁头利用一对对立的写入极，在记录磁头的底部表面处，这对极的尖端相互接近。两个极在顶部处通过磁轭(yoke)连接，磁轭可以由与极所使用的材料相似的铁氧体材料制成。使一个多圈线圈位于两个相对极中之一的邻近。当使电流通过线圈时，在磁轭中感生磁通，产生了跨越分开两个极的写入间隙的磁场。跨越间隙的一部分磁通通过磁存储介质，从而导致磁头场比磁介质矫顽力较大处的磁存储介质中的磁状态改变。选择足够高的介质矫顽力，以致只有越过极之间的窄间隙的磁头场，修改存储介质上的信息位。

在盘上沿由保护带隔开的同心磁道记录信息位。磁道的宽度加上没有信息存储在其中的保护带的宽度定义了磁道密度。沿磁道的位长度定义线性密度。总存储容量直接正比于磁道密度和线性密度的积。相信把可能具有轴向记录的记录密度限制在约50到100兆位/平方英寸，因为在较高记录密度处，超顺磁效应造成磁存储介质中的磁的不稳定性。

已经建议以垂直记录来克服轴向记录的记录密度限制。与磁存储介质一起使用的垂直记录磁头可以包括一对磁耦合的极，包括具有小的底部表面面积的主写入极以及具有大的底部表面面积的磁通返回极。使一只具有多匝绕线的线圈位于与主写入极邻近处，用于在该极和软底层之间感生磁场。软底层位于磁存储介质的硬记录层的下面，增强主极产生的场的幅度。这也允许使用较高矫顽力的存储介质。因此，可以在介质中存储更稳定的位。在记录过程中，线圈中的电流供能量给主极，主极产生磁场。在软底层中产生这个场的图像，以增强磁介质中产生的场强度。从写入极尖端形成磁通，通过软底层，并通过磁通返回极返回主极。返回极的位置离开主极足够远，以致主极和返回极之间的边缘磁通(fringe flux)不影响磁介质的磁化强度。

在磁记录中的位-面密度继续增加而致力于增加硬盘驱动器的存储容量、把磁转换(位)尺寸(magnetic transition(bit)dimensions)，以及相伴随着的记录磁头临界特征推到100纳米以下。使记录介质在较高面积密度处稳定的一种类似的努力要求磁性上较硬(高矫顽性)的介质材料。传统上，通过增加电感性写入磁头的磁性材料的饱和磁化强度，或4πM_s值，已经达到可写入于较硬介质，因此支持施加于介质的磁场。虽然在对于增加写入磁头的M_s的材料研究方面的努力已经取得某些成功，但是增加率不足以维持盘存储器中位面积密度的年增长率。写入逐渐变硬的介质的类似的努力是在写入过程期间局部地减小介质的矫顽性。一般，这是通过对介质局部加热以降低写入过程期间它的与温度有关的矫顽性而实现的(通过光学的，或更一般地，通过电磁激励)。到现在为止，这种技术已很多受限于概念性实验室示范的证明，并且在磁头设计和盘材料两方面需要许多技术上的提高。因此，对于能够克服磁介质的矫顽性的记录磁头有一种需求，所述磁介质具有可制造性的优点，适用于下一代的和更甚下一代的记录技术。

发明概要

本发明提供在磁存储介质中记录信息位的一种方法，所述方法包括把第一导体放置在磁记录介质的邻近，所述导体具有宽度和长度，其中第一导体和磁记录介质之间的距离小于或等于宽度和长度，并使第一电流通过足够幅度的导体以在磁介质中产生大于一个特斯拉(Tesla)的磁场，并在交叉磁道的方向上和下磁道方向(down track direction)上具有在一个位尺寸上大于100奥斯特/纳米的磁场梯度。导体中的电流密度可以大于10⁹安培/厘米²，而导体的长度可以小于100纳米。可以施加电流作为预定时钟周期时间中的一个或多个脉冲。通过使用附加的导体、邻近的铁磁薄膜、和/或磁轭和线圈可以增大磁场。第一导体可以具有小于导体和磁记录介质之间距离的厚度。

本发明还包括与磁存储介质一起使用的记录磁头，包括具有宽度和长度的第一导体；用于把第一导体放置在磁记录介质的邻近的装置，其中第一导体和磁记录介质之间的距离小于或等于宽度和长度；以及一种装置，用于使第一电流通过足够幅度的第一导体以在磁介质中产生大于一个特斯拉的磁场和在交叉磁道的方向上和下磁道方向上具有在一个位尺寸上大于100奥斯特/纳米的磁场梯度。记录磁头可以进一步包括与第一导体平行的第二导体；邻近第一导体的铁磁层；一个磁轭结构；用于减少介质矫顽性的一种装置；或这些结构的组合。

本发明的另一个方面包括磁盘驱动存储系统，包括外壳；用于支持放置在外壳中的磁存储介质的一种装置；以及用于把记录磁头放置在所述可旋转的磁存储介质邻近的一种装置，记录磁头包括具有宽度和长度的第一导体，其中第一导体和磁记录介质之间的距离小于或等于宽度和长度；以及一种装置，用于使第一电流通过足够幅度的第一导体以在磁介质中产生大于一个特斯拉的磁场和在交叉磁道的方向上和下磁道方向上具有在一个位尺寸上大于100奥斯特/纳米的磁场梯度。记录磁头可以进一步包括与第一导体平行的第二导体；邻近第一导体的铁磁层；一个磁轭结构；用于减少介质矫顽性的一种装置；或这些结构的组合。第一导体可以具有小于导体和磁记录介质之间的距离的一个厚度。

本发明提供一种磁记录方法和设备，能够产生数量级为一个特斯拉的磁场、具有至少100奥斯特/纳米的场梯度以及接近和超过一个GHz的数据速率。本发明利用从导体中的电流产生的局部场来实现在磁记录介质中写入数据位。在离开导体的空气支承面的小于或等于最大导体尺寸的地方产生局部磁场。

附图简述

图1是可以使用根据本发明构成的记录磁头的盘驱动器的图形表示；

图2是说明本发明的操作的导体的透视图；

图3是说明本发明的操作的另一个导体的透视图；

图4是说明本发明的操作的载电流薄膜导线的磁场分布的曲线图；

图5是说明本发明的操作的定时图；

图6是根据本发明构成的轴向记录磁头的图形表示；

图7是根据本发明构成的另一个轴向记录磁头的图形表示；

图8是根据本发明构成的记录磁头用于垂直写入的载电流导体的图形表示；

图9是根据本发明构成的记录磁头用于垂直写入的另一个载电流导体的图形表示；

图10是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图11是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图12是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图13是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图14是用于根据本发明构成的轴向写入的记录磁头的图形表示；

图15是用于根据本发明构成的轴向写入的另一个记录磁头的图形表示；

图16是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图17是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图18是用于根据本发明构成的轴向写入的另一个记录磁头的图形表示；

图19是用于根据本发明构成的轴向写入的另一个记录磁头的图形表示；

图20是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图21是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图22是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图23是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图24是用于根据本发明构成的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图25是用于根据本发明构成的包括OAMR(光学辅助磁记录)蝶形领结结构的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图26是用于根据本发明构成的包括OAMR蝶形领结结构的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图27是用于根据本发明构成的包括OAMR蝶形领结结构的垂直写入的另一个记录磁头的图形表示；

图28是可以用来进一步说明本发明的记录磁头的图形表示；

图29是图28中的结构的载电流薄膜导线的磁场分布的曲线图；

图30是图28中的结构的载电流薄膜导线的磁场分布的另一幅曲线图；

图31是图28中的结构的载电流薄膜导线的磁场分布的曲线图；以及

图32是图28中的结构的载电流薄膜导线的磁场分布的另一幅曲线图。

本发明的详细说明

参考附图，图1是可以使用根据本发明构成的记录磁头以及可以根据本发明的方法记录数据的盘驱动器10的图形表示。盘驱动器10包括有一定大小和配置成包含盘驱动器的各个部件的外壳12(除去上面部分，在本图中可看到下面部分)。在外壳内盘驱动器10包括主轴马达14，用于旋转外壳中的至少一个磁存储介质16，可以构成磁存储介质16用于轴向或垂直磁记录。外壳1 2中包括至少一个臂18，臂18具有带有记录磁头或滑动器22的第一末端20，以及通过轴承26安装在轴上可绕轴转动的第二末端24。致动器马达28位于臂的第二末端24处，用于使臂18绕轴旋转而使记录磁头22的位于盘16的所要求的扇区或磁道上。通过在本图中未示出的和本技术领域中众知的控制器来调整致动器马达28。

本发明提供一种方法和设备，用于通过薄膜导线中的高电流密度产生局部磁场，以致用于磁记录的磁通密度、磁场梯度和数据速率将都是足够的。我们把这种磁记录磁头称为安培磁头，因为我们可以通过使用安培定律的极简单的几何学的载电流导线来计算所产生的磁场。例如，厚度t(沿z轴)比其宽度w(沿x轴)小的薄导线载有电流I(按电流密度J，J＝I/t·w)，在近其表面的地方(离开导线的边缘或表面比w小的距离内)产生磁场，给出其幅度为：

$H\≅\frac{{\mathrm{\μ}}_{o}I}{2w}=\frac{{\mathrm{\μ}}_{o}J\·t}{2}---\left(1\right)$

其中μ₀(＝4π×10^-7Wb/A·m)是自由空间的导磁率。

图2是说明本发明工作的导体30的透视图。在箭头32表示的方向上通过导体的电流I在导体附近产生磁场H。导体具有宽度w和厚度t。在图中，把垂直方向标为z方向，并把水平方向标为x方向。

图3是说明本发明的操作的另一个导体34的透视图。在箭头36表示的方向上通过导体的电流I在导体附近产生磁场H。

对于象图2那样的薄膜导线的磁场幅度，公式1是较好的估计。不描述这个公式做些什么，但是对于记录过程同等重要的是磁场分布，尤其是与这种源相关联的磁场梯度。大的磁场梯度允许记录磁头在下磁道和越过磁道的两个方向上用相邻位之间的较陡的转变来写入磁道，即，与位长度和磁道间隔相比，转变是较短的。

图4是说明本发明的操作的所计算的载电流薄膜导线的磁场分布的曲线图。示出所具有的宽度为厚度十倍的导体的矩形截面作为项38。曲线40表示流过导体的电流在导体附近产生的轴向磁场。曲线42表示流过导体的电流在导体附近产生的垂直磁场。如在图4中所示，导线中的电流所产生的磁场基本上按Karlqvist场分布。

场线是向导线的中间基本上平行或轴向于薄膜导线平面，它们在接近边缘处具有较大的垂直分量。对于这种载电流导线，在和它的宽度不相上下的长度标度上，它的场幅度的减少，因此适当地选择导线几何形状和尺寸可以得到磁记录所需要的大的场梯度。事实上，载电流薄膜导线的场分布是极象电感性轴向磁头的场分布的。在图3中描绘的载电流导线环产生垂直场，接近它的中心处的幅度近似地给出为：

$H\≅\frac{{\mathrm{\μ}}_{o}I}{2a}---\left(2\right)$

其中2a是环的内直径，所述环具有导线厚度t＜＜2a、宽度w小于2a或与2a不相上下。接近环中心处的磁通密度较大，并在内环直径之外，还有，在与a或w不相上下的长度标度上，快速减小。公式1和2两者示出，对于固定电流，场幅度随导线尺寸成反比地增加，因此安培磁头具有倒置的可量测性。用于盘驱动记录磁头的典型前置放大器可以提供约高达100毫安的电流。因此电流范围基本上是固定的，而载有如此的电流的导线只在它的横向尺寸为约100纳米或更小时才能够产生相当大的场(＞1特斯拉)。例如，在I＝100毫安，w＝100纳米(和/或a＝100纳米)，以及t＝30纳米时，我们在J＝3.3×10⁹安培/厘米²的电流密度处得到 $H\≅0.63T$ (≡6.3千奥斯特)。对于I＝100安培，w＝25纳米(和/或a＝25纳米)以及t＝8纳米，我们在J＝5×10¹⁰安培/厘米²的电流密度处得到 $H\≅2.5T.$ 一般，磁头对介质间隔(htms)应该近似地小于或等于导线的宽度和长度，但是大于或等于导线的厚度。导线的宽度和长度大于或等于htms的目的是当离开磁场强度最大(局部场)的导线表面移动时使场强的损耗最小。场幅度在与导线尺寸w和l不相上下的长度标度上减少，以致对于htms小于w，幅度中的损耗l最小。另一方面，小于htms的导线厚度的作用是使所有电流集中得尽可能接近介质。较厚的导线使电流单元从介质移开，导致这些单元的场幅度显著地损耗，这是电流的无效使用情况。一般，导线宽度确定下磁道位分辨率(definition)，而且应该近似地等于位长度，同时导线长度确定交叉磁道分辨率，而且应该近似地等于磁介质中的磁道宽度。我们用下面的公式来总结我们发明中的这些设计特征：

t≤htms≤w，l≈位长度，磁道宽度，分别。(3)

最近的实验已经表明，这个幅度数量级的电流密度在这种尺寸定标的薄膜结构中是的确可得到的。已经表明，使用连续的电流偏置，长度和宽度的数量级为100纳米或更小的薄膜导线堆的电流密度超过10安培/厘米²。这些堆基本上是由薄的绝缘层(～100纳米厚)隔开的、但是在单一点处相互电气接触的厚金属膜，以形成接近100纳米直径和长度的金属堆。

我们建议可以设计和制造具有相似几何形状和尺寸的(以及较小的)导线，以载有相当大的电流密度，超过10¹⁰安培/厘米²。例如，用于导线的诸如金、银或铜之类的低电阻率(ρ)、高导热性材料，使欧姆(IR，R＝ρ·l/t·w)热最小，并且可以使用短-时间定标的(不连续的)电流脉冲(通过介质动态响应来限制持续期τm)，以进一步减小导线中消耗的能量，对于导线的载电流能力的基本限制。因为下面将对于写入磁头讨论较小的导线尺寸以及单匝的几何形状，这种导线的电感将是极小的，小于微微亨利，具有微微秒数量级的相当短的响应时间。还有，在大多数金属中，本征电子响应时间(弛张时间τ_e)是次-微微秒(sub-picosecond)，因此，不是限制因素。因此，可以容易地把微微秒持续期的电流脉冲应用于这些导线而(高速)信号的完整性没有损失。

安培导线写入磁头有许多优点，诸如对于导线使用简单的单个-单元材料，象金、银或铜。如公式1和2所预测，场幅度的上限基本上无边界，与记录介质中磁性材料的动力学相比，这种磁头的响应时间应是极短的。事实上，可以使用安培磁头的高速性能来驱动记录介质的动力学，允许数据速率发展到大大超过一个GHz。因此，当磁记录磁头的尺寸标度继续缩小，并在可用技术的制约内时，载电流导线变成产生和调制局部磁场的一种有生存力的方法，所述局部磁场是为了按较好地向未来发展的磁记录的面密度和数据速率在记录介质中写入磁性转变所需要的。

在图4中，我们从所具有的宽度w比厚度t大许多的(w＝10t)载电流导线提供归一化的场幅度(作为沿平行于导线的宽度方向，x轴，的位置的函数)的简图。在导线的宽度上，轴向场分量相当平坦，除了在接近边缘处轴向场分量具有较大的导数(derivative)。垂直分量在沿宽度方向的所有点上几乎都具有较大的导数。事实上，如先前所指出，这种场分布对于越过轴向电感性写入器的间隙的场分布与等于导线宽度的间隙的场分布实质上是不可区分的。例如，通过假设1特斯拉的场峰值以及导线宽度w＝100纳米，可以估计图2的导线的有关的轴向和垂直(下-磁道)场梯度，产生至少200奥斯特/纳米的梯度，这可以与电感性写入器的梯度不相上下。在这里讨论的导线环设计中，相同幅度的交叉磁道场梯度是明确的(见图8、9、10、20、21、25和26)，以及具有合适的几何形状，应该用任何所建议的安培磁头都可以得到的。因此，的确可以设计作为局部场源的导线来产生记录过程所需要的场分布和场梯度。导线可以产生的场幅度最终受到它可以承受而没有“融化”的电流密度的限制。公式1没有描述场幅度中的上边界。这最终通过许多设计和操作参数来确定，我们在下面讨论其中的某一些作为从导线得到极高场的方法。

图5是一视图，说明本发明操作期间的电压脉冲的定时图。曲线44表示一系列时钟脉冲。曲线46表示一系列电流脉冲。尚未建立导线中的电流密度的实际上限，但是在几何形状和尺寸标度都适合于安培磁头的结构中，已经表明了使用恒定电流偏置的密度大于10⁹安培/厘米²。为了使导线的电流容量最大，它应该是优良的导电和导热体，象铜、银或金，并且应该有优良的导热体围绕它。用于产生大磁场的导线的长度应该尽可能地短，由于任何不需要的额外长度都会增加电阻。到导线的电接触部分应该由象金、银或铜等材料制成，以允许有效地除去导线中产生的热，而且接触部分的尺寸与导线相比应该是极大的。此外，应该把装置嵌入诸如氮化铝之类具有可以设计出尽量大的热传导性的、电气上绝缘的材料中，以进一步驱散导线中的热。然而，在某些点上，在导线上的欧姆热的确会需要使电流循环地截止以允许散热而不损坏导线。施加到导线上的电流的持续期越短，可以施加电流密度就越高。用本发明的技术是可以实现能够产生接近100毫安、具有与图5中描绘的次-毫微秒时间标度的近似时间关系的前置放大器，我们建议与图5中的方案相象的一种方案，用于把电流施加于安培磁头以使它能承受的电流密度最大。

只要求电流脉冲具有等于切换介质的磁化强度所需要时间的持续期τ_pulse(磁响应/切换时间τ_m≤τ_pulse)。时钟周期时间τ_clock(～数据速率的倒数，～GHz，)将至少象脉冲持续期一样长，因为每两个时钟周期将产生相反电流极性的两个脉冲，所以我们得到τ_clock≥τ_pulse。通过τ₀＝τ_clock-τ_pulse给出零电流时间τ₀，或冷却时间，将通过所使用的电流密度和脉冲持续期来确定这个时间。较好地建立磁切换时间的下边界为小于一个毫微秒，而且可以接近用于相干磁化强度旋转的微微秒。如果使用微微秒数量级的持续期的电流脉冲以便得到较高的电流密度，因此，产生较高的场，则脉冲持续期与实际时钟周期相比可以是极短的(τ_clock≈τ_pulse)。既然是这样，安培磁头将通过在介质中制造轨迹(footpront)而写入，其中介质中的一个位将是整个磁头的场分布在它超过介质的矫顽性处的一类“快照”。如果τ_clock＝τ_pulse是可实现的，则安培磁头将象传统的电感性写入器那样操作，其中当在时钟周期上拖动充电磁头越过介质的长度时，定义一个位，然后在下一个时钟周期中使磁头的极性反向。

图4的场分布表明在空间中的不同点处，导线产生“离-轴(off-axis)”场方向(矢量)，其中“离-轴”是指具有同平面(轴向)分量和不同平面(分量)两者的一个矢量。可以要求“离-轴”磁场矢量用于磁记录过程作为感生介质中的磁化强度的相干旋转的一种方法。较好地建立是，当使沿给定空间轴的对称由为了使沿着该轴的磁化强度反向所施加的磁场破坏时，相干地进行沿该轴的磁化强度反向，用最小的时间使磁化强度反向。这也可以通过一系列定时的电流脉冲给出，为的是在单个写入过程期间把多个场脉冲施加于介质，以增强根据写入跳变所费时间和所需要的场幅度两者的写入。如上所述，可以在极短的时间标度(～微微秒)上施加来自导线的磁场，以致在单个写入过程期间可以容易地施加场脉冲序列。可以容易地把这种序列结合到图5中描绘的定时方案中，其中将在一个时钟周期期间施加多个序列脉冲(具有相同的极性，但是可能具有不同的幅度和持续期)。因此，我们建议对于这种“离-轴”矢量场方法使用安培磁头来写入，或是通过每写入磁场转变施加单个磁场，或是通过在单个写入过程期间施加磁场脉冲序列。电流脉冲的持续期可以比时钟周期短得多。

图6是根据本发明构成的轴向记录磁头48的图形表示。磁头包括具有矩形截面的、位于两个导热散热器52和54之间，并且在电气上连接到该两散热器的线性导体50。散热器的截面面积比导体50的截面面积大得多。电流源56把电流提供给散热器和导体。在操作中，把磁头放置在磁记录介质58的附近，并通过空气支座(air bearing)60与介质隔开。在导体中的电流产生磁场H，该磁场具有足够的强度来影响磁记录介质的磁化强度。在散热器中的电流密度比导体50中的电流密度要小得多。在图6的结构中，使导体定向，以致用于测量厚度的方向平行于记录介质的表面。将此称为平行取向。

图7是根据本发明构成的另一个轴向记录磁头62的图形表示。磁头包括具有矩形截面的、位于两个导热散热器66和68之间，并且在电气上连接到该两散热器的线性导体64。电流源70把电流提供给散热器和导体。在操作中，把磁头放置在磁记录介质72的附近，并通过空气支座(air bearing)74与介质隔开。在导体中的电流产生磁场H，该磁场具有足够的强度来影响磁记录介质的磁化强度。在图7的结构中，使导体定向，以致用于测量厚度的方向垂直于记录介质的表面。将此称为垂直取向。

如早先所讨论，在导线中的电流密度超过10¹⁰安培/厘米²时，场幅度与电感性磁记录磁头的场幅度不相上下，H～2特斯拉。因此，在图6和7中，我们描绘可以作为轴向写入磁头使用的导线几何形状。电流流动方向确定磁场取向，我们在图6和7中表明两个可能的取向。使这个电流反向伴随着磁场方向的反向，因此，经调制的电流产生可以用来在记录介质中记录一系列相反极性磁转变的相应的场调制，如在图6和7中所示。如上所述，例如，可以由金、银或铜构成接触垫，起到低阻抗电气接触和低热阻散热器的的作用。用于产生场的导线的长度(1)应该比这些接触垫的尺寸小，以及和导线宽度不相上下，所以热流可以按低热阻流动到散热器，防止当施加高电流密度时损坏导线。在图4中用简图表示的载电流薄膜导线的磁场分布实际上与具有和导线宽度不相上下的间隙尺寸的轴向电感性磁头的写入间隙所产生的磁场分布是不能区分的。图6和7中两种结构的主要差别在于图6中的薄膜导线宽度是垂直于滑动块的空气支座表面(ABS)的(即，与磁头制造期间的晶片表面平行)，而在图7中，导线宽度是平行于空气支座表面的。每种导线取向都是可行的，而且在整个本说明中暗示(在某些设计中明确地表示)两种导线几何形状是可以和给定的安培磁头设计一起使用的。通过考虑上述的场分布以及图2和3中的描绘，以及通过考虑给定磁头设计需要的决定性的尺寸和场幅度，可以确定最适当的导线取向。还有，由于标准磁头制造需要滑动块的一个研磨过程，所以研磨控制(分辨率(resolution))将确定可以使用哪种导线取向。例如，在导线平面平行于ABS的情况中，通过研磨过程来控制导线厚度(T＜＜W)，研磨过程可能是或可能不是控制导线厚度的一种可行的手段。因此，在适当地选择轴向安培磁头的几何形状和决定性的特征的情况下，所要求的场分布和场梯度应该是可得到的。

图8是用于在根据本发明构造的记录磁头中垂直写入的载电流导体76的图形表示，导体一般具有矩形截面，并使其形成一个环的形状，以致通过外部电流源78提供的导体中的电流产生磁场H，该磁场具有足够的强度来影响磁记录介质80的磁化强度。这在磁记录介质中产生了垂直磁化区域M。我们示意地描绘适用于图8中的垂直记录的一种导线几何形状。圆形环在环中心处、高磁通密度区域以及指定的写入场、以及在磁通密度相对低的环的外部所产生的磁通密度之间允许有最大的差异。

图9是用于在根据本发明构造的记录磁头中垂直写入的另一个载流导体82的图形表示。导体一般具有矩形截面，并使其形成一个环的形状，以致通过外部电流源84提供的导体中的电流产生磁场，该磁场具有足够的强度来影响磁记录介质86的磁化强度。图9的矩形环几何形状具有比圆形环容易制造成记录磁头的优点，当在磁头制造中空气支座面(ABS)与晶片的平面正交时，使ABS处的园形结构难于制造。然而，在环中心处的写入场幅度和在环外的写入场幅度没有象圆形环那么大。

图10是用于根据本发明构造的垂直写入的另一个记录磁头88的图形表示。记录磁头88包括一般具有矩形截面的U-形导体90。把导体连接到接收外部电流源96提供的电流的第一和第二导电散热器92和94，以产生具有足够的强度来影响磁记录介质98的磁化强度的磁场H。图10的矩形环几何形状具有比圆形环容易制造成记录磁头的优点，当在磁头制造中空气支座面(ABS)与晶片的平面正交时，使ABS处的园形结构难于制造。当磁介质相对于磁头移动时，在介质中产生磁化强度M的区域。

图11是用于根据本发明构造的垂直写入的另一个记录磁头100的图形表示。记录磁头100包括第一和第二线性导体102和104，每个导体一般具有矩形截面。把导体102的第一端连接到第一导电散热器106，并把导体102的第二端连接到第二导电散热器108。把导体104的第一端连接到第三导电散热器110，并把导体104的第二端连接到第二导电散热器108。连接散热器106和110来接收通过外部电流源112提供的电流以产生磁场H，该磁场具有足够的强度来影响磁记录介质114的磁化强度。

图12是用于根据本发明构造的垂直写入的另一个记录磁头116的图形表示。记录磁头116包括第一和第二线性导体118和120，每个导体一般具有矩形截面。把导体118的第一端连接到第一导电散热器122，并把导体118的第二端连接到第二导电散热器124。把导体120的第一端连接到第三导电散热器126，并把导体120的第二端连接到第二导电散热器124。连接散热器122和124来接收通过外部电流源128提供的电流产生磁场H，该磁场具有足够的强度来影响磁记录介质130的磁化强度。

图10、11和12的写入磁头是结合电气接触部分的矩形环的变型，把所述电气接触部分设计成来自导线中欧姆热的热流可以在低热阻的情况中流动的散热器。图11和12的框架几何形状允许散热器之间的导线长度最短，使电阻抗和热阻两者都为最小。如图11和12中所描绘的，具有环路电流流动的一对导线产生导线之间的主要的垂直场(H)，并且磁场方向在环路之外反向，但是具有更小的磁通。

图13是用于根据本发明构造的垂直写入的另一个记录磁头132的图形表示。记录磁头132包括具有前边缘136和后边缘138的单个导体134，安装在第一和第二个散热器之间，并加电气连接到第一和第二散热器140和142。外部电流源144把电流提供给导体。还可以把诸如在图13中描绘的单个导线写入磁头用于磁介质146中的垂直记录，并且是最容易制造的。

图14是用于根据本发明构造的轴向写入的记录磁头148的图形表示。磁头148包括具有矩形截面的线性导体150。把导体置于第一和第二铁磁薄膜152和154之间。导线的场分布复制了跨越轴向写入器的间隙的场分布。因此，磁通密度增加而场分布基本不变。可以把导线放在写入磁头中的空隙中，以产生与写入磁头的极相同的场分布。把导体150的第一端电气连接到第一导体156，并把导体150的第二端连电气接到第二导体158。把导体156和158连接到外部电流源160。在导体150中流动的电流I产生磁场H，该磁场具有足够的强度来产生磁记录介质162中的磁化强度M的轴向区域。

图15是用于根据本发明构造的轴向写入的记录磁头的图形表示。磁头164包括具有矩形截面的线性导体166。把导体置于第一和第二铁磁薄膜168和170之间。把导体166的第一端电气连接到第一导体172，并把导体166的第二端连电气接到第二导体174。把导体172和174连接到外部电流源176。在导体166中流动的电流I产生磁场H，该磁场具有足够的强度来产生磁记录介质178中的磁化强度M的轴向区域。

图16是用于根据本发明构造的垂直写入的另一个记录磁头180的图形表示。记录磁头180包括第一和第二线性导体182和184，每个导体一般具有矩形截面。把导体182的第一端连接到第一导电散热器186，并把导体182的第二端连接到第二导电散热器188。把导体184的第一端连接到第三导电散热器190，并把导体184的第二端连接到第二导电散热器188。把铁磁材料层192放在线性导体之间。连接散热器186和190来接收通过外部电流源提供的电流以产生磁场H，该磁场具有足够的强度来影响磁记录介质194的磁化强度。在图16中，使导体的取向垂直于记录介质的表面。

图17是用于根据本发明构造的垂直写入的另一个记录磁头196的图形表示。记录磁头196包括第一和第二线性导体198和200，每个导体一般具有矩形截面。把导体198的第一端连接到第一导电散热器202，并把导体198的第二端连接到第二导电散热器204。把导体200的第一端连接到第三导电散热器206，并把导体200的第二端连接到第二导电散热器204。把铁磁材料层2082放在线性导体之间。连接散热器202和206来接收通过外部电流源提供的电流以产生磁场H，该磁场具有足够的强度来影响磁记录介质210的磁化强度。在图17中，使导体的取向平行于记录介质的表面。

在图14和15、以及16和17中，我们提供轴向和垂直安培磁头的设计，其中结合了软的、高4πM_s的铁磁(F)材料来支持来自安培磁头的场。磁性薄膜将具有和导线不相上下的尺寸，由于较大的退磁场，这将导致磁化强度颇大的形状各向异性。因此，这个“软”磁性材料在磁性上的作用比它块状的性能还要硬一些，所以使材料磁化的、来自安培磁头的场必需足够大，以从导线和磁性材料取得场的重叠的优点。在这种意义上，安培磁头和磁性材料对于写入场将具有不相上下的贡献。当然，可以相似地把磁性材料结合到这里讨论的垂直设计的任何一种中。

图18是用于根据本发明构造的轴向写入的另一个记录磁头212的图形表示。记录磁头212包括形成第一和第二极尖端216和218的磁轭214。把线圈220安装在磁轭内，以致线圈中的电流在磁轭中感生磁场以及产生在极尖端之间延伸的磁场H。把具有矩形截面的线性导体224放置在极尖端之间的空隙中。把线性导体的第一端连接到第二导体226，并把线性导体的第二端连接到第三导体228。把第二和第三导体连接到外部电流源230。极尖端之间的磁通感生磁记录介质232中的磁化强度M的轴向区域。在导体中流过的电流产生的磁通的场分布基本上与跨越极尖端产生的磁通的场分布相同。在导体中的电流密度比线圈中的电流密度要大得多。

图19是用于根据本发明构造的轴向写入的另一个记录磁头234的图形表示。记录磁头234包括形成第一和第二极尖端238和240的磁轭236。把线圈242安装在磁轭内，以致线圈中的电流在磁轭中感生磁场以及产生在极尖端之间延伸的磁场H。把具有矩形截面的线性导体244放置在极尖端之间。把线性导体的第一端连接到第二导体246，并把线性导体的第二端连接到第三导体248。把第二和第三导体连接到外部电流源250。极尖端之间的磁通感生磁记录介质252中的磁化强度M的轴向区域。如同在图18的写入磁头中，在导体中流过的电流产生的磁通的场分布基本上与跨越极尖端产生的磁通的场分布相同。在导体中的电流密度比线圈中的电流密度要大得多。

传统上，已经通过增加电感性写入磁头的磁性材料的饱和磁化强度，或4πM_s值，而得到写入于较硬介质，因此支持施加于介质的磁场。虽然在对于增加极材料的M_s的材料研究努力方面已经获得一些成功，但是增加的速率远远不够支持盘存储器中的位面密度的年增长率。我们提供一种方法，从而使安培磁头与电感性写入器结合，以支持比设计新材料可得到的局部场幅度有所超越的局部场幅度。在图18和19中表明轴向写入的这种结合磁头的两种设计，其中把薄膜导线放置在电感性轴向写入器的间隙中，以致使导线与磁轭在电气上绝缘。如图所示，当同时在导线和线圈中施加电流时，来自电感性轴向写入器和安培磁头的场加在一起，以局部地增加磁通密度。例如，如果具有2.4特斯拉的饱和磁化强度的电感性写入器具有一导线，该导线载有电流I＝100毫安，跨越宽度w＝100纳米以及厚度t＝30纳米的写入间隙(J＝3.3×10⁹安培/厘米²)，我们得到约3特斯拉的总磁场的 $H\≅0.63$ 特斯拉的附加磁场。

图20是用于根据本发明构造的垂直写入的记录磁头254的图形表示。记录磁头254包括具有写入极258和返回极260的的磁轭256。放置线圈262使磁轭中感生磁通。使具有矩形截面的导体264形成围绕写入极的一个环，并连接到外部电流源266。线圈262和导体264中的电流的组合产生磁场H，该磁场影响磁记录介质268的磁化强度。

图21是用于根据本发明构造的垂直写入的另一个记录磁头270的图形表示。磁头270包括具有写入极274和返回极276的的磁轭272。放置线圈278使磁轭中感生磁通。使具有矩形截面的导体280形成围绕写入极的一个环，并连接到外部电流源282。线圈278和导体280中的电流的组合产生磁场H，该磁场影响磁记录介质284的磁化强度。

图22是用于根据本发明构造的垂直写入的另一个记录磁头286的图形表示。磁头286包括具有写入极290和返回极292的的磁轭288。放置线圈294使磁轭中感生磁通。放置具有矩形截面的第一线性导体296使之邻近写入极的一侧。放置具有矩形截面的第二线性导体298使之邻近写入极的对立侧。把第一线性导体的第一端连接到第一散热器300。把第一线性导体的第二端连接到第二散热器302。把第二线性导体的第一端连接到第三散热器304。把第二线性导体的第二端连接到第二散热器302。把散热器300和304连接到外部电流源。线圈294和两个线性导体296和298中的电流的组合产生磁场H，该磁场影响磁记录介质306的磁化强度。

图23是用于根据本发明构造的垂直写入的另一个记录磁头308的图形表示。磁头308包括具有写入极312和返回极314的的磁轭310。放置线圈316使磁轭中感生磁通。放置具有矩形截面的第一线性导体318使之邻近写入极的一侧。放置具有矩形截面的第二线性导体320使之邻近写入极的对立侧。把第一线性导体的第一端连接到第一散热器322。把第一线性导体的第二端连接到第二散热器324。把第二线性导体的第一端连接到第三散热器326。把第二线性导体的第二端连接到第二散热器324。把散热器324和326连接到外部电流源。线圈316和两个线性导体318和320中的电流的组合产生磁场H，该磁场影响磁记录介质328的磁化强度。

在图20-23中，我们描绘具有经结合的安培磁头的“单-极”垂直电感性写入器。既然是这样，导线将成为环而围绕单极，以产生局部地添加到从极表面发出的垂直场的一个垂直场，按与对于它的轴向模拟的上述讨论的相似方式来支持可得到的场幅度。

图24是用于根据本发明构造的垂直写入的另一个记录磁头330的图形表示。磁头330包括具有写入极334和返回极336的的磁轭332。放置线圈338使磁轭中感生磁通。放置具有矩形截面的第一线性导体340使之邻近写入极的一侧。把第一线性导体的第一端连接到第一散热器342。把第一线性导体的第二端连接到第二散热器344。线圈338和线性导体340中的电流的组合产生磁场H，该磁场影响磁记录介质346的磁化强度。

图21、22、23和24是制造较简单的图20的设计的变型，在图22、23和24的情况下，我们表明用于结合高电流密度的散热器的一种方法。图24的设计表示经结合的磁头的最简单的实施。工作原理是基于这样的事实，即，单极电感性磁头使用垂直场在它的后边缘处写入磁跳变，因为这个边缘是介质“看到”的极的最后部分。因此，足以局部地支持在后边缘处的场，与图21、22和23所进行的在ABS处的整个极面积上的设计相对立，尽管这些设计具有对于给定电流产生较大场的优点。结果，如在图24中所描绘，我们可以结合邻近后边缘的导线，以致在接近极的后边缘的导线边缘处产生的垂直场支持写入场。还需要保持后边缘处的大的场梯度，如在图4中所表明，把导线的陡的垂直场分布重叠在极的场分布上。事实上，这对于上述所有设计都是真实的。

导线和极的大的场梯度使它们不电气接触而尽可能地接近成为势在必行的，否则重叠它们的场的支持效应将由于空间损耗而消失。在图14-24中没有明确地示出电气隔离，但是在它们之间具有厚度与导线宽度相比为极小的绝缘层也是适当的。由于构成正交于ABS的晶片，所以把使导线与极的前边缘和后边缘分开的绝缘层(轴向和垂直两种设计)放置得平行于晶片表面，因此，可以按约1纳米的厚度极均匀和适当地放置，导致对于50纳米或更大的极和导线尺寸的场空间损耗最小。还有，例如，极材料的电阻率一般(或可以设计成)比铜的电阻率大一到二个幅度数量级(以及具有不相上下的尺寸，这可解释成更大的极电阻)，所以导线和极的电接触可能不会产生任何明显的导线漏电流。因此，导线和极可任意接近地放置在一起，实际上消除了任何场空间损耗。

在较高矫顽性介质上记录的另一种方法是局部地和暂时地升高磁性材料的温度，因此在施加磁场写入一个转变的时刻降低了它的与温度有关的矫顽性。加热的一种方法是用高能量密度电磁辐射来激励介质。如此进行的一种技术包括使用光学激光器来激励一个金属“天线”，该天线具有一个小孔径，用于把经激励的高能量密度电磁辐射耦合在近场中。近场辐射在孔径尺寸数量级的长度标度上扩散，使介质局部加热，并在写入过程期间降低矫顽性。光学天线必须与一个电感性写入器结合，以致辐射场和写入场在空间上暂时一致。把这种技术称为光学辅助磁记录(Optically Assisted Magnetic Recording(OAMR))。尚未表明这种磁头的工作设计，而且制造这种装置将是很困难的。

图25是用于根据本发明构造的包括OAMR蝶形领结结构的垂直写入的另一个记录磁头348的图形表示。磁头348包括具有矩形截面的导体352的环350，并放置在两个蝶形领结分段354和356之间。在环中的电流产生磁场，该磁场用于相邻磁记录介质的写入。蝶形领结分段形成一个天线，使用该天线来增加要写入的区域中的磁记录介质的温度。

图26是用于根据本发明构造的包括OAMR蝶形领结结构的垂直写入的另一个记录磁头358的图形表示。磁头358包括环360，该环包括连接到两个蝶形领结分段366、368和370的一对导体362和364。把分段366和370连接到外部电流源，电流在环中产生用于写入相邻磁记录介质的磁场。

图27是用于根据本发明构造的包括OAMR蝶形领结结构的垂直写入的另一个记录磁头372的图形表示。磁头372包括环374，该环包括连接到两个蝶形领结分段380、382、384和386的一对导体376和378。通过导体388电气连接分段382和384。把分段380和386连接到外部电流源，电流在环中产生用于写入相邻磁记录介质的磁场。

图25的设计结合了垂直安培磁头和光学天线，尤其，结合了被称为蝶形领结天线的天线。从放置安培导线的蝶形领结的两个部分之间发出激光器激励的辐射场，然后辐射场和磁场在介质中同时发生。该想法是简单地用安培磁头来替换上述OAMR设计的电感性写入磁头。结合的设计不限于图25的导线环，或用于该情况的垂直记录，而是可以更一般地结合这里讨论的所有安培磁头。上面已经讨论了使用安培磁头来产生场的一些优点，另外的优点可以是更大的灵活性和容易制造结合的设计。例如，铜和银对于天线和安培磁头两者都是较好的材料选择，所以可以使安培磁头的导线与光学天线集成，在图26中描绘用蝶形领结天线实现的一种如此的方法。在图27中，我们描绘一种结合的设计，它具有完全分开的蝶形领结，这比图25示出的设计具有改进的传热效率，但是以一些磁场幅度为代价。在图25-27中说明蝶形领结天线结构的同时，应该理解，在本发明的记录磁头中还可以使用其它变化的天线结构。

载电流导线的更详细的分析进一步表明作为用于磁记录的局部场源的本发明所要求的特征。图28是可以用于进一步说明本发明的操作的记录磁头的图形表示。图28的记录磁头400包括薄膜导线402，薄膜导线402电气连接到还起散热器作用的两个接触部分404和406，并放置在它们之间。使用电流源408把电流提供给导线和接触部分。把导线放置在磁头的空气支座表面410的附近。可以用近视于高密度记录的尺寸而容易地制造图28中结构。

对于在图28中示意地描绘的特定装置几何形状，使用有限元成型(FEM)(finite element modeling)技术来计算局部磁场分布。在成型的例子中，使具有100纳米的交叉磁道方向长度1、30纳米的下磁道方向宽度w以及5纳米的厚度的铜导线402在导线的每一端与沿x方向500纳米、沿y方向300纳米和沿z方向750纳米尺寸的铜接触部分404、406相接触。导线直接与ABS表面410放置在一起，并放置在沿z方向的中心处。通过导线驱动100毫安的电流，在导线中产生约6×10¹⁰安培/厘米²的电流密度。这个电流密度刚好在文章中已经报告的电流密度之上，例如，在高温(250℃)处通过10纳米直径碳纳米管(nanotube)连续地驱动DC(直流)偏置的1.8×10¹⁰安培/厘米²的电流密度。

在导线(30纳米×5纳米)和接触部分(750纳米×300纳米、500纳米×300纳米或500纳米×750纳米，取决于电流的方向)之间截面面积的大差异导致它们各自的电流密度的大差异，因此，导致它们产生的磁场之间的大差异。这导致通过导线局部地产生大磁场，这个场在超过导线边界处的幅度急剧地降低。

图29是图28中结构的载电流薄膜导线的磁场分布的曲线图。图29示出轴向场412和垂直场414的下磁道场分布，是在导线长度的中心和离开ABS和没有软磁下层的假设介质底部处的导线表面20纳米(沿y方向)的距离处测量的。可以看到磁场的轴向分量的峰值幅度约为6000奥斯特，具有约160奥斯特/纳米的峰值场梯度(斜率)，而垂直场分别为约4000奥斯特和140奥斯特/纳米。

图30是图28中结构的载电流薄膜导线的磁场分布的另一曲线图。图30示出当在厚度为35纳米以及归一化导磁率为μ＝50的、ABS下面20纳米的、介质的假设记录层下放置软磁下层(SUL)时，轴向场416和垂直场418的下磁道场分布。因此，在SUL的顶部，或等效地，在记录层的底部，测量图30的数据。SUL适合于垂直磁记录，从数据可以清楚地看到，在抑制垂直分量的同时增强了垂直场。现在有约7500奥斯特的峰值垂直场以及约270奥斯特/纳米的峰值场梯度。

图31是图28中结构的载电流薄膜导线的磁场分布的另一曲线图。图31示出在具有无软磁性下层的假设介质的底部处以及在场幅度为最大的下磁道位置处、从ABS 20纳米测量的轴向场420和垂直场422的交叉磁道场分布(参考图29和30)。

图32示出当把软磁下层(SUL)放置在具有35纳米厚度以及归一化导磁率为μ＝50的、ASB下面20纳米的、介质的假设记录层下面时，轴向场424和垂直场426的交叉磁道场分布。在具有SUL的垂直场分量的特定例子中，沿交叉磁道方向表明有100奥斯特/纳米那么大的场梯度。

本发明把大差异强加于导线和接触部分之间的电流密度中，这导致高密度磁记录所需要的相当大的交叉磁道场梯度。例如，假定导线中的电流密度比上述成型结构中的接触部分的平均电流密度大100倍。还有，具有相当低的电流密度的大容量的接触部分的作用如同可以排去导线中产生的热量的高导热散热器。此外，所建议的导线长度(1≤100纳米)与典型金属中的电子平均自由路径(～100纳米)不相上下或比其小，这将有助于使导线中的欧姆热(由于巡回电子散射结果引起)最小。这些场分布以及它们相应的幅度和梯度对于按面积密度达到100兆位/英寸²的写入是足够大的，当然，通过使用较小的导线尺寸和/或通过使用对于所施加的相同电流产生较大场幅度的、这里讨论的其它装置几何形状，还可以把这扩大到更高的面积密度。成型结果表明本发明作为用于高密度磁记录的写入磁头的生存性。

有图案的介质(其中介质是平版印刷的，或另外，在磁性材料的孤立区域(island)的排序的阵列中确定的，所述磁性材料具有适合于所要求的位-面积密度的尺寸和空间)将是用于安培磁头的理想材料，因为极大程度上是通过介质的图案而不是通过磁头来确定位形状的。因此，可以放松产生位所需要的磁场分布，以致只需要较好地定义它的空间分布，使之磁化一个孤立区域而不会磁化相邻的孤立区域。这在当使用写入的轨迹(footprint)方法而场脉冲持续期很短时特别有关系，并通过在孤立区域上均匀地近乎瞬时地施加磁场而使有图案的磁介质的孤立区域磁化。

使用安培磁头有许多优点。可以用传统的材料、制造过程、和平版印刷技术来制造磁头。尤其，薄膜导线材料可以是简单的单个元素金、银或铜或等等。导线几何形状的复杂性较低，而且应该是可以使用已知过程直接制造的。与磁性材料相比，磁头的动态响应应该是极快的，使较高的数据速率更可靠。事实上，可以使用安培磁头的高速能力来驱动记录介质的动力学，允许使数据速率较好地提高到超过GHz(兆赫兹)。存在产生比任何其它方法可得到的磁场更高的磁场的可能性。当导线尺寸缩小时通过载电流导线产生的磁场增加了固定电流，因此安培磁头具有反向可量测性(reverse scalability)。导线结构的低复杂性使它们适合与各种形式的当前技术结合而使这些技术提高到超过它们当前的极限。最后，为了刚才提及的许多原因，安培磁头的制造应该是相对不昂贵的，使它成为一种将来可行的磁记录磁头。因此，当磁记录磁头的尺寸定标继续缩小和在可用技术的限制范围内时，载电流导线成为产生和调制局部磁场的一种可行的方法，所述局部磁场是在记录介质中按使磁记录较好地提高到将来先进技术的面积密度和数据速率写入磁转变所需要的。

本发明提供一种方法，用于在磁记录磁头中从载电流导线产生局部磁场。可以定义导线的几何形状以产生相对于磁记录介质的平面的轴向或垂直磁场。导线的严格尺寸以及它的几何形状确定可以使用本方法写入的磁位的尺寸标度，并且只通过标准的平版印刷技术来限制严格的尺寸。在把合适的高电流密度和信号频率施加于由平版印刷定义的导线的情况下，可以分别产生具有足够磁通的局部磁场和按足够高的频率来调制，以按使磁记录较好地提高到将来先进技术的面积密度和数据速率把信息存储在记录介质中。

在这里已经为了本发明的说明的目的而不是为了限制本发明的目的而描述了本发明的特定实施例的同时，熟悉本技术领域的人员会理解，在不偏离在所附的权利要求书中定义的本发明的范围的条件下可以作出对于部件的细节、材料和配置的许多修改。

Claims (26)

1.在磁存储介质中记录信息位的一种方法，所述方法包括：

放置第一导体(50)使之邻近磁记录介质(58)，所述导体具有宽度和长度，其中第一导体和所述磁记录介质之间的距离小于或等于所述宽度和长度；以及

使足够幅度的电流流过所述导体以在磁介质中产生大于1特斯拉的磁场，并且在交叉磁道方向和下磁道方向上在一个位尺寸上具有大于100奥斯特/纳米的磁场梯度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述宽度和长度近似地等于磁记录介质中的位长度和磁道宽度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电流小于100毫安。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一导体中的电流密度大于10⁹安培/厘米²。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一导体的长度、宽度和厚度中的每一个都小于100纳米。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

放置铁磁材料层(152)使之邻近第一导体；以及

使用铁磁材料层来增大磁场。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

在磁轭(288)的写入极(290)和返回极(292)之间放置所述第一导体；

使第二电流流过线圈(294)以在磁轭中产生磁通；以及

使用磁轭中的磁通来增大磁场。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

放置天线(354、356)使之与所述第一导体邻近和组合在一起；以及

使用天线对磁介质加热。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

放置第二导体(184)使之邻近磁记录介质和平行于所述第一导体，所述第二导体具有宽度和厚度，其中宽度大于厚度；以及

使第二电流流过第二导体以增大磁场。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电流包括持续期小于预定时钟周期时间的电流脉冲。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在预定时钟周期时间的持续期的时间周期中，所述第一电流包括多个电流脉冲。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一导体具有小于或等于所述第一导体和所述磁记录介质之间的距离的厚度。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述第一电流流过所述导体的步骤包括：

使所述第一电流流过连接到所述第一导体的第一端的第一接触部分(52)；

以及

使所述第一电流流过连接到所述第一导体的第二端的第二接触部分(54)；

其中在所述第一导体中的平均电流密度比第一和第二接触部分的每一个中的平均电流密度大1000倍。

14.与磁存储介质一起使用的一种记录磁头，包括：

具有宽度和长度的第一导体(50)；

装置(18)，用于放置第一导体使之邻近磁记录介质，其中第一导体和所述磁记录介质之间的距离小于或等于所述宽度和长度；以及

装置(56)，用于使足够幅度的第一电流流过第一导体以在磁介质中产生大于1特斯拉的磁场，并且在交叉磁道方向和下磁道方向上在一个位尺寸上具有大于100奥斯特/纳米的磁场梯度。

15.如权利要求14所述的记录磁头，进一步包括：

邻近所述第一导体的铁磁材料层(152)。

16.如权利要求14所述的记录磁头，进一步包括：

具有写入极(290)和返回极(292)的磁轭(288)，其中把述第一导体放置在写入极和返回极之间；以及

线圈(294)用于在磁轭中产生磁通。

17.如权利要求14所述的记录磁头，进一步包括：

与所述第一导体邻近的天线(354、356)。

18.如权利要求14所述的记录磁头，其特征在于，用于放置所述第一导体使之邻近所述磁记录介质的装置进一步放置所述第一导体以致所述第一导体和所述磁记录介质之间的距离大于或等于所述第一导体的厚度。

19.如权利要求14所述的记录磁头，其特征在于，使所述第一电流流过所述第一导体的装置包括：

连接到所述第一导体的第一端的第一接触部分(52)；以及

连接到所述第一导体的第二端的第二接触部分(54)；

其中第一和第二接触部分中的每一个的截面面积比所述第一导体的截面面积大1000倍。

20.一种磁盘驱动存储系统，包括：

外壳(12)；

支持放置在外壳中的磁存储介质的装置；以及

装置(18)，用于放置记录磁头使之邻近所述可旋转的磁存储介质，所述记录磁头包括具有宽度和长度的第一导体(50)，其中所述第一导体和所述磁记录介质之间的距离小于或等于所述宽度和长度；以及一种装置，用于使足够幅度的第一电流流过所述第一导体以在磁介质中产生大于1特斯拉的磁场，并且在交叉磁道方向和下磁道方向上在一个位尺寸上具有大于100奥斯特/纳米的磁场梯度。

21.如权利要求20所述的磁盘驱动存储系统，其特征在于，所述记录磁头进一步包括：

邻近所述第一导体的铁磁材料层(152)。

22.如权利要求20所述的磁盘驱动存储系统，其特征在于，所述记录磁头进一步包括：

具有写入极(290)和返回极(292)的磁轭(288)，其中把述第一导体放置在写入极和返回极之间；以及

线圈(294)，用于在磁轭中产生磁通。

23.如权利要求20所述的磁盘驱动存储系统，其特征在于，所述记录磁头进一步包括：

与所述第一导体邻近的天线(354、356)。

24.如权利要求20所述的磁盘驱动存储系统，其特征在于，所述记录磁头进一步包括：

放置得与所述第一导体平行的第二导体(184)。

25.如权利要求20所述的磁盘驱动存储系统，其特征在于，用于放置记录磁头使之邻近所述可旋转的磁存储介质的装置进一步放置所述第一导体，以致所述第一导体和所述磁存储介质之间的距离大于或等于所述第一导体的厚度。

26.如权利要求20所述的磁盘驱动存储系统，其特征在于，使所述第一电流流过所述第一导体的装置包括：

连接到所述第一导体的第一端的第一接触部分(52)；以及

连接到所述第一导体的第二端的第二接触部分(54)；

其中第一和第二接触部分中的每一个的截面面积比所述第一导体的截面面积大1000倍。

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