DE102015005439A1

DE102015005439A1 - Lesesensor mit einer vertieften Antiferromagnetischen (AFM) Pinning-Schicht

Info

Publication number: DE102015005439A1
Application number: DE102015005439.2A
Authority: DE
Inventors: Kuok S. Ho; Suping Song
Original assignee: HGST Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-02-18
Also published as: US9007729B1; GB2526923A; GB201506679D0; CN105185388A; IE20150117A1

Abstract

Bei einer Ausführungsform weist ein Lesesensor eine antiferromagnetische (AFM) Pinning-Schicht, wobei die AFM-Pinning-Schicht von einer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in eine Elementhöhenrichtung auf eine erste Höhe vertieft ist, eine erste antiparallele permanentmagnetische Mehrfachschicht (AP1), welche über der AFM-Pinning-Schicht angeordnet ist und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckt, eine zweite antiparallele permanentmagnetische Schicht (AP2), welche über der AP1 angeordnet ist und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckt, und eine freie Schicht auf, welche an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 angeordnet ist und sich von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in die Elementhöhenrichtung auf eine zweite Höhe erstreckt, wobei die Elementhöhenrichtung zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche senkrecht ist, wobei die AP1 und die AP2 nicht von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche vertieft sind und wobei die AFM, die AP1 und die AP2 sich über die freie Schicht in die Elementhöhenrichtung über die zweite Höhe hinaus erstrecken.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Magnetköpfe, und insbesondere betrifft diese Erfindung einen Magnetkopf mit einer vertieften antiferromagnetischen (AFM) Pinning-Schicht.
HINTERGRUND
Das Herz eines Computers ist ein magnetisches Festplattenlaufwerk (HDD), welches typischerweise eine sich drehende magnetische Scheibe, einen Schieber, welcher Lese- und Schreibköpfe aufweist, einen Schwingarm über der sich drehenden Scheibe und einen Positionierarm aufweist, welcher den Schwingarm schwenkt, um die Lese- und/oder Schreibköpfe über ausgewählten kreisförmigen Spuren der sich drehenden Scheibe anzuordnen. Der Schwingarm spannt den Schieber vor, so dass er Kontakt mit der Oberfläche der Scheibe hat, wenn sich die Scheibe nicht dreht, aber wenn sich die Scheibe dreht, wird Luft von der sich drehenden Scheibe benachbart einer Luftlageroberfläche (ABS) des Schiebers verwirbelt, welche bewirkt, dass der Schieber auf einem Luftlager in einem kleinen Abstand zu der Oberfläche der sich drehenden Scheibe reitet. Wenn der Schieber auf dem Luftlager reitet, werden die Schreib- und Leseköpfe zum Schreiben magnetischer Abdrucke auf der sich drehenden Scheibe und zum Lesen magnetischer Signalfelder von dieser eingesetzt. Die Lese- und Schreibköpfe sind mit einem Verarbeitungsschaltkomplex verbunden, welcher gemäß einem Computerprogramm arbeitet, um die Schreib- und Lesefunktionen zu implementieren.
Das Volumen der Informationsverarbeitung im Informationszeitalter nimmt schnell zu. Insbesondere ist es erwünscht, dass HDDs mehr Informationen in ihrer eingeschränkten Fläche und ihrem eingeschränkten Volumen speichern. Ein technischer Ansatz für diesen Wunsch ist es, die Kapazität durch Erhöhen der Aufzeichnungsdichte der HDD zu erhöhen. Um eine höhere Aufzeichnungsdichte zu erzielen, ist eine weitere Miniaturisierung der Aufzeichnungsbits wirksam, welche wiederum typischerweise den Entwurf von immer kleineren Komponenten erfordert. Ein Ansatz, um diese Reduktion der Komponentengröße zu erzielen, ist es, einen Magnetkopf mit einem Lesesensor, welcher eine schmalere Spurbreite aufweist, zur Verwendung mit magnetischen Medien mit einer erhöhten Aufzeichnungsdichte zu verwenden.
Eine der Aufgaben, welche einem Entwerfen und Herstellen eines Lesesensors mit einer schmaleren Spurbreite zugeordnet sind, ist jedoch die Größe der Leselücke. Herkömmliche Lesesensoren sind nicht in der Lage, die Leselücke ausreichend zu reduzieren, um Lesesensoren mit schmaleren Spurbreiten zu ermöglichen, welche so wirksam arbeiten wie erforderlich.
KURZDARSTELLUNG
Bei einer Ausführungsform weist ein Lesesensor eine antiferromagnetische (AFM) Pinning-Schicht, welche konfiguriert ist, eine magnetische Orientierung einer oder mehrerer darauf angeordneter permanentmagnetischer Schichten in einer vorgegebenen Weise festzulegen, wobei die AFM-Pinning-Schicht von einer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in eine Elementhöhenrichtung auf eine erste Höhe vertieft ist, eine erste antiparallele permanentmagnetische Mehrfachschicht (AP1), welche über der AFM-Pinning-Schicht angeordnet ist und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckt, eine zweite antiparallele permanentmagnetische Schicht (AP2), welche über der AP1 angeordnet ist und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckt, und eine freie Schicht auf, welche konfiguriert ist, auf Magnetinformationen zu reagieren, welche auf einem magnetischen Medium gespeichert sind, wobei die freie Schicht an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 angeordnet ist und sich von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in die Elementhöhenrichtung auf eine zweite Höhe erstreckt, wobei die Elementhöhenrichtung zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche senkrecht ist, wobei die AP1 und die AP2 nicht von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche vertieft sind und wobei die AFM, die AP1 und die AP2 sich über die freie Schicht in die Elementhöhenrichtung über die zweite Höhe hinaus erstrecken.
Bei einer anderen Ausführungsform weist ein Verfahren zum Ausbilden eines Lesesensors Ausbilden einer antiferromagnetischen AFM-Pinning-Schicht, welche konfiguriert ist, eine magnetische Orientierung einer oder mehrerer darauf angeordneter permanentmagnetischer Schichten in einer vorgegebenen Weise festzulegen, wobei die AFM-Pinning-Schicht von einer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in eine Elementhöhenrichtung auf eine erste Höhe vertieft ist, Ausbilden einer AP1 über der AFM-Pinning-Schicht und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckend, Ausbilden einer AP2 über der AP1 und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckend, und Ausbilden einer freien Schicht, welche konfiguriert ist, auf Magnetinformationen zu reagieren, welche auf einem magnetischen Medium gespeichert sind, wobei die freie Schicht an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 ausgebildet ist und sich von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in die Elementhöhenrichtung auf eine zweite Höhe erstreckt, wobei die Elementhöhenrichtung zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche senkrecht ist, wobei die AP1 und die AP2 nicht von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche vertieft sind und wobei die AFM, die AP1 und die AP2 sich über die freie Schicht in die Elementhöhenrichtung über die zweite Höhe hinaus erstrecken.
Alle diese Ausführungsformen können in einem magnetischen Datenspeicherungssystem, wie beispielsweise in einem Plattenlaufwerksystem, implementiert werden, welches einen Magnetkopf, einen Antriebsmechanismus zum Vorbeiführen eines magnetischen Mediums (z. B. einer Festplatte) über dem Magnetkopf und eine Steuervorrichtung aufweisen kann, welche elektrisch mit dem Magnetkopf verbunden ist.
Andere Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung offenkundig, welche beispielhaft die Prinzipien der Erfindung illustriert, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gesehen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der Natur und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie der bevorzugten Verwendungsart wird auf die folgende ausführliche Beschreibung verwiesen, gelesen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.
1 ist eine vereinfachte Zeichnung eines Plattenlaufwerksystems mit magnetischer Aufzeichnung.
2A ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Aufzeichnungsmediums, welches ein longitudinales Aufzeichnungsformat einsetzt.
2B ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Kombination aus magnetischem Aufzeichnungskopf und Aufzeichnungsmedium für longitudinales Aufzeichnen wie in 2A.
2C ist ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, welches ein senkrechtes Aufzeichnungsformat einsetzt.
2D ist eine schematische Darstellung einer Kombination aus Aufzeichnungskopf und Aufzeichnungsmedium für senkrechtes Aufzeichnen auf einer Seite.
2E ist eine schematische Darstellung eines Aufzeichnungsgerätes, welches zum separaten Aufzeichnen auf beiden Seiten des Mediums eingerichtet ist.
3A ist eine Querschnittsansicht einer bestimmten Ausführungsform eines senkrechten Magnetkopfes mit helikalen Spulenwindungen.
3B ist eine Querschnittsansicht einer bestimmten Ausführungsform eines Huckepack-Magnetkopfes mit helikalen Spulenwindungen.
4A ist eine Querschnittsansicht einer bestimmten Ausführungsform eines senkrechten Magnetkopfes mit schleifenförmigen Spulenwindungen.
4B ist eine Querschnittsansicht einer bestimmten Ausführungsform eines Huckepack-Magnetkopfes mit schleifenförmigen Spulenwindungen.
5 zeigt einen Lesesensor wie er von einer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche oder Luftlageroberfläche (ABS) des Lesesensors gemäß einer Ausführungsform gesehen wird.
6A bis 6D zeigen isometrische Ansichten der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche der mehreren Lesesensorstrukturen gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
7 zeigt Abmessungen der Lesesensorstrukturen.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung dient dem Zweck der Illustration der allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Erfindung und ist nicht gedacht, die hier beanspruchten erfinderischen Konzepte einzuschränken. Weiterhin können bestimmte hier beschriebene Merkmale in Verbindung mit anderen beschriebenen Merkmalen in jeder der verschiedenen möglichen Kombinationen und Permutationen verwendet werden, ohne notwendigerweise in einer bestimmten Ausführungsform oder einem bestimmten Ansatz festgelegt zu sein.
Außer es ist hier gesondert anderslautend definiert, muss allen Begriffen ihre breitestmögliche Interpretation gegeben werden, einschließlich Bedeutungen, welche die Beschreibung impliziert, sowie Bedeutungen, welche von Durchschnittsfachleuten verstanden werden, und/oder wie diese in Wörterbüchern, Abhandlungen usw. definiert sind.
Es ist auch anzumerken, dass, wie sie in der Beschreibung und in den angefügten Ansprüchen verwendet werden, die Singularformen „ein”, „eine” und „der”, „die”, „das” Gegenstände im Plural umfassen, außer es ist anderslautend beschrieben.
Die folgende Beschreibung offenbart mehrere bevorzugte Ausführungsformen Platten-basierter Speicherungssysteme und/oder verwandter, Systeme und Verfahren, sowie deren Betrieb und/oder deren Komponentenbauteile.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Lesesensor zur Verwendung in einem Magnetkopf mit einer antiferromagnetischen (AFM) Pinning-Schicht bereitgestellt werden, welche von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche des Lesesensors vertieft ist. Diese Struktur ermöglicht, dass die Leselücke um mindestens ungefähr 4 nm im Vergleich zu herkömmlichen Strukturen reduziert werden kann bei ausreichender Amplitude zurückgelesener Signale und guter Zuverlässigkeit.
Bei einer allgemeinen Ausführungsform weist ein Lesesensor eine AFM-Pinning-Schicht, welche konfiguriert ist, eine magnetische Orientierung einer oder mehrerer darauf angeordneter permanentmagnetischer Schichten in einer vorgegebenen Weise festzulegen, wobei die AFM-Pinning-Schicht von einer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in eine Elementhöhenrichtung auf eine erste Höhe vertieft ist, eine erste antiparallele permanentmagnetische Mehrfachschicht (AP1), welche über der AFM-Pinning-Schicht angeordnet ist und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckt, eine zweite antiparallele permanentmagnetische Schicht (AP2), welche über der AP1 angeordnet ist und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckt, und eine freie Schicht auf, welche konfiguriert ist, auf Magnetinformationen zu reagieren, welche auf einem magnetischen Medium gespeichert sind, wobei die freie Schicht an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 angeordnet ist und sich von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in die Elementhöhenrichtung auf eine zweite Höhe erstreckt, wobei die Elementhöhenrichtung zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche senkrecht ist, wobei die AP1 und die AP2 nicht von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche vertieft sind und wobei die AFM, die AP1 und die AP2 sich über die freie Schicht in die Elementhöhenrichtung über die zweite Höhe hinaus erstrecken.
Bei einer anderen allgemeinen Ausführungsform weist ein Verfahren zum Ausbilden eines Lesesensors Ausbilden einer antiferromagnetischen AFM-Pinning-Schicht, welche konfiguriert ist, eine magnetische Orientierung einer oder mehrerer darauf angeordneter permanentmagnetischer Schichten in einer vorgegebenen Weise festzulegen, wobei die AFM-Pinning-Schicht von einer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in eine Elementhöhenrichtung auf eine erste Höhe vertieft ist, Ausbilden einer AP1 über der AFM-Pinning-Schicht und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckend, Ausbilden einer AP2 über der AP1 und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckend, und Ausbilden einer freien Schicht auf, welche konfiguriert ist, auf Magnetinformationen zu reagieren, welche auf einem magnetischen Medium gespeichert sind, wobei die freie Schicht an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 ausgebildet ist und sich von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in die Elementhöhenrichtung auf eine zweite Höhe erstreckt, wobei die Elementhöhenrichtung zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche senkrecht ist, wobei die AP1 und die AP2 nicht von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche vertieft sind und wobei die AFM, die AP1 und die AP2 sich über die freie Schicht in die Elementhöhenrichtung über die zweite Höhe hinaus erstrecken.
Jetzt unter Bezugnahme auf 1 ist ein Plattenlaufwerk 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in 1 gezeigt, wird mindestens eine drehbare magnetische Scheibe 112 auf einer Spindel 114 gestützt und von einem Antriebsmechanismus gedreht, welcher einen Plattenlaufwerksmotor 118 aufweisen kann. Das magnetische Aufzeichnen auf jeder Scheibe ist typischerweise in der Form eines ringförmigen Musters konzentrischer Datenspuren (nicht gezeigt) auf der Scheibe 112.
Mindestens ein Schieber 113 ist nahe der Scheibe 112 angeordnet, wobei jeder Schieber 113 einen oder mehrere magnetische Lese-/Schreibköpfe 121 unterstützt. Während sich die Scheibe dreht, wird der Schieber 113 radial nach innen und außen über einer Scheibenoberfläche 122 bewegt, so dass Köpfe 121 auf verschiedene Spuren der Scheibe zugreifen können, wo gewünschte Daten aufgezeichnet sind und/oder geschrieben werden sollen. Jeder Schieber 113 ist an einem Positionierarm 119 mittels einer Aufhängung 115 befestigt. Die Aufhängung 115 stellt eine schwache Federkraft bereit, welche den Schieber 113 gegen die Scheibenoberfläche 122 vorspannt. Jeder Positionierarm 119 ist an einem Antriebselement 127 befestigt. Das Antriebselement 127 kann, wie in 1 gezeigt, ein Linearmotor (VCM, Voice Coil Motor) sein. Der VCM umfasst eine Spule, welche innerhalb eines festen Magnetfelds beweglich ist, wobei die Richtung und die Geschwindigkeit der Bewegungen der Spule von den Motorstromsignalen gesteuert werden, welche von einer Steuervorrichtung 129 geliefert werden.
Während des Betriebs des Plattenspeichersystems erzeugt die Drehbewegung der Scheibe 112 ein Luftlager zwischen dem Schieber 113 und der Scheibenoberfläche 122, welches eine aufwärts gerichtete Kraft oder einen Auftrieb auf den Schieber ausübt. Das Luftlager kompensiert folglich die schwache Federkraft der Aufhängung 115 und trägt den Schieber 113 während des Normalbetriebs weg von der Scheibenoberfläche und um einen kleinen im Wesentlichen konstanten Abstand leicht darüber. Es ist zu beachten, dass bei manchen Ausführungsformen der Schieber 113 entlang der Scheibenoberfläche 122 gleiten kann.
Die verschiedenen Komponenten des Plattenspeichersystems werden beim Betrieb von Steuerungssignalen gesteuert, welche von der Steuervorrichtung 129 erzeugt werden, wie beispielsweise Zugriffssteuerungssignale und interne Taktsignale. Typischerweise umfasst die Steuerungseinheit 129 Logiksteuerungsschaltungen, Speicherung (z. B. Datenspeicher) und einen Mikroprozessor. Die Steuerungseinheit 129 erzeugt Steuerungssignale, um verschiedene Systemoperationen zu steuern, wie beispielsweise Laufwerksmotor-Steuerungssignale auf Leitung 123 und Kopfpositions- sowie Such-Steuerungssignale auf Leitung 128. Die Steuerungssignale auf Leitung 128 stellen die erwünschten Stromprofile bereit, um den Schieber 113 optimal auf die gewünschte Datenspur auf der Scheibe 112 zu bewegen und zu positionieren. Lese- und Schreibsignale werden zu und von den Lese-/Schreibköpfen 121 mittels des Aufzeichnungskanals 125 kommuniziert.
Die oben stehende Beschreibung eines typischen magnetischen Plattenspeichersystems und die begleitende Darstellung der 1 dienen nur zu Repräsentationszwecken. Es sollte offenkundig sein, dass Plattenspeichersysteme eine große Anzahl Scheiben und Antriebselemente enthalten können und jedes Antriebselement eine Anzahl Schieber unterstützen kann.
Eine Schnittstelle zur Kommunikation zwischen dem Plattenlaufwerk und einem Host (integriert oder extern) kann auch bereitgestellt werden, um die Daten zu senden und zu empfangen, und zum Steuern des Betriebs des Plattenlaufwerks und zum Kommunizierens des Status des Plattenlaufwerks an den Host, was alles von Durchschnittsfachleuten verstanden wird.
Bei einem typischen Kopf weist ein induktiver Schreibkopf eine Spulenschicht auf, welche in eine oder mehrere Isolationsschichten (Isolationsstapel) eingebettet ist, wobei der Isolationsstapel zwischen einer ersten und einer zweiten Polstückschicht angeordnet ist. Eine Lücke ist zwischen der ersten und der zweiten Polstückschicht durch eine Lückenschicht an einer Luftlageroberfläche (ABS) des Schreibkopfes ausgebildet. Die Polstückschichten können an einer hinteren Lücke verbunden sein. Ströme werden durch die Spulenschicht geleitet, welche Magnetfelder in den Polstücken produzieren. Die Magnetfelder reichen über die Lücke an der ABS zu dem Zweck Bits der Magnetfeldinformationen auf Spuren auf den sich bewegenden Medien zu schreiben, wie beispielsweise auf kreisförmige Spuren auf einer sich drehenden magnetischen Scheibe.
Die zweite Polstückschicht weist einen Polspitzenabschnitt auf, welcher sich von der ABS zu einem Trichterpunkt und einem Tragarmabschnitt erstreckt, welcher sich von dem Trichterpunkt zu der hinteren Lücke erstreckt. Der Trichterpunkt ist wo das zweite Polstück beginnt, sich zu verbreitern (aufzuweiten), um den Tragarm auszubilden. Die Platzierung des Trichterpunkts beeinflusst unmittelbar die Größenordnung des Magnetfelds, welches erzeugt wird, um Informationen auf das Aufzeichnungsmedium zu schreiben.
2A illustriert schematisch ein herkömmliches Aufzeichnungsmedium, wie es beispielsweise bei Aufzeichnungssystemen mit magnetischer Scheibe verwendet wird, wie beispielsweise das in 1 gezeigte. Dieses Medium wird zum Aufzeichnen magnetischer Impulse in der Ebene des Mediums selbst oder parallel dazu eingesetzt. Das Aufzeichnungsmedium, in diesem Fall eine Aufzeichnungsscheibe, umfasst im Grunde ein Stützträger 200 eines geeigneten, nicht magnetischen Materials, wie beispielsweise Glas, mit einer überlagerten Beschichtung 202 einer geeigneten und herkömmlichen Magnetschicht.
2B zeigt die Beziehung zwischen einem herkömmlichen Aufzeichnungs-/Wiedergabekopf 204, welcher vorzugsweise ein Dünnschichtkopf sein kann, und einem herkömmlichen Aufzeichnungsmedium, wie beispielsweise dem der 2A, im Betrieb.
2C illustriert schematisch die Orientierung magnetischer Impulse im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums, wie es bei Aufzeichnungssystemen mit magnetischer Scheibe verwendet wird, wie beispielsweise das in 1 gezeigte. Für ein derartiges senkrechtes Aufzeichnen weist das Medium typischerweise eine untere Schicht 212 eines Materials mit einer hohen magnetischen Permeabilität auf. Diese untere Schicht 212 wird dann mit einer überlagerten Beschichtung 214 eines magnetischen Materials bereitgestellt, welches vorzugsweise eine hohe Koerzitivität in Bezug auf die untere Schicht 212 aufweist.
2D illustriert die Beziehung zwischen einem senkrechten Kopf 218 und einem Aufzeichnungsmedium im Betrieb. Das in 2D illustrierte Aufzeichnungsmedium weist sowohl die untere Schicht 212 hoher Permeabilität als auch die überlagerte Beschichtung 214 eines magnetischen Materials auf, welches oben stehend hinsichtlich 2C beschrieben ist. Jedoch sind beide dieser Schichten 212 und 214 auf ein geeignetes Substrat 216 aufgebracht gezeigt. Typischerweise gibt es auch eine zusätzliche Schicht (nicht gezeigt), welche eine „Austauschabriss”-Schicht oder „Zwischenschicht” zwischen den Schichten 212 und 214 genannt wird.
Bei dieser Struktur, schleifen die magnetische Kraftflusslinien, welche sich zwischen den Polen des senkrechten Kopfes 218 erstrecken, in die und aus der überlagerten Beschichtung 214 des Aufzeichnungsmediums, wobei die untere Schicht 212 hoher Permeabilität des Aufzeichnungsmediums bewirkt, dass die Kraftflusslinien durch die überlagerte Beschichtung 214 in eine Richtung im Allgemeinen senkrecht zu der Oberfläche des Mediums passieren, um Informationen in der überlagerten Beschichtung 214 aus magnetischem Material vorzugsweise mit einer hohen Koerzitivität relativ zu der unteren Schicht 212 in der Form von magnetischen Impulsen mit ihren Magnetisierungsachsen im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Mediums aufzuzeichnen. Der Kraftfluss wird von der weichen unterlagerten Beschichtung 212 zurück an die Rückflussschicht (P1) des Kopfes 218 geleitet.
2E illustriert eine ähnliche Struktur, bei welcher das Substrat 216 die Schichten 212 und 214 auf jeder ihrer beiden gegenüberliegenden Seiten trägt, wobei geeignete Aufzeichnungsköpfe 218 benachbart der Außenfläche der magnetischen Beschichtung 214 auf jeder Seite des Mediums angeordnet sind, was ein Aufzeichnen auf jeder Seite des Mediums ermöglicht.
3A ist eine Querschnittsansicht eines senkrechten Magnetkopfes. In 3A sind helikale Spulenwindungen 310 und 312 verwendet, um einen magnetischen Kraftfluss in dem Nadelpol 308 zu erzeugen, welcher dann diesen Kraftfluss an den Hauptpol 306 liefert. Die Spulenwindungen 310 geben Windungen an, welche sich aus dem Papierblatt erstrecken, während die Spulenwindungen 312 Windungen angeben, welche sich in das Papierblatt erstrecken. Der Nadelpol 308 kann von der ABS 318 vertieft sein. Die Isolation 316 umgibt die Spulenwindungen und kann einen Träger für einige der Elemente bereitstellen. Die Bewegungsrichtung der Medien, wie durch den Pfeil nach rechts von der Struktur angegeben, bewegt die Medien erst über den unteren Rückflusspol 314 hinweg, dann über den Nadelpol 308, den Hauptpol 306, die hintere Abschirmung 304, welche mit der umhüllenden Abschirmung (nicht gezeigt) verbunden sein kann, und schließlich über den oberen Rückflusspol 302 hinweg. Jede dieser Komponenten kann einen Abschnitt im Kontakt mit der ABS 318 aufweisen. Die ABS 318 ist über die rechte Seite der Struktur hinweg angegeben.
Ein senkrechtes Schreiben wird durch Zwingen des Kraftflusses durch den Nadelpol 308 in den Hauptpol 306 und dann an die Oberfläche der Scheibe erzielt, welche in eine Richtung auf die ABS 318 angeordnet ist.
3B illustriert einen Huckepack-Magnetkopf mit ähnlichen Merkmalen wie der Kopf der 3A. Zwei Abschirmungen 304, 314 flankieren den Nadelpol 308 und den Hauptpol 306. Auch Sensorabschirmungen 322, 324 sind gezeigt. Der Sensor 326 ist typischerweise zwischen den Sensorabschirmungen 322, 324 angeordnet.
4A ist ein Schemadiagramm einer Ausführungsform, welche schleifenförmige Spulenwindungen 410 verwendet, was manchmal als eine Pfannkuchenkonfiguration bezeichnet wird, um einen Kraftfluss an den Nadelpol 408 bereitzustellen. Der Nadelpol stellt dann diesen Kraftfluss dem Hauptpol 406 bereit. In dieser Orientierung ist der untere Rückflusspol optional. Die Isolation 416 umgibt die Spulenwindungen 410 und kann einen Träger für den Nadelpol 408 und den Hauptpol 406 bereitstellen. Der Nadelpol kann von der ABS 418 vertieft sein. Die Bewegungsrichtung der Medien, wie durch den Pfeil nach rechts von der Struktur angegeben, bewegt die Medien über den Nadelpol 408, den Hauptpol 406, die hintere Abschirmung 404 hinweg, welche mit der umhüllenden Abschirmung (nicht gezeigt) verbunden sein kann, und schließlich über den oberen Rückflusspol 402 hinweg (welche alle einen Abschnitt im Kontakt mit der ABS 418 aufweisen können oder nicht). Die ABS 418 ist über die rechte Seite der Struktur hinweg angegeben. Die hintere Abschirmung 404 kann bei manchen Ausführungsformen im Kontakt mit dem Hauptpol 406 sein.
4B illustriert einen anderen Typ des Huckepack-Magnetkopfes mit ähnlichen Merkmalen wie der Kopf der 4A, welche eine schleifenförmige Spule 410 aufweisen, welche sich herum windet, um eine Pfannkuchenspule auszubilden. Auch Sensorabschirmungen 422, 424 sind gezeigt. Der Sensor 426 ist typischerweise zwischen den Sensorabschirmungen 422, 424 angeordnet.
In 3B und 4B wird ein optionaler Heizapparat nahe der Nicht-ABS-Seite des Magnetkopfes gezeigt. Auch die in 3A und 4A gezeigten Magnetköpfe können einen Heizapparat (Heizapparat) aufweisen. Die Position dieses Heizapparates kann auf der Grundlage von Entwurfsparametern variieren, wie beispielsweise wo die Vorwölbung erwünscht ist, Wärmeausdehnungskoeffizienten der umgebenden Schichten usw.
5 stellt einen Lesesensor 500 gemäß einer Ausführungsform dar. Als eine Option kann der vorliegende Lesesensor 500 in Verbindung mit Merkmalen aus jeder anderen hier aufgeführten Ausführungsform implementiert werden, wie beispielsweise denjenigen, welche unter Bezugnahme auf die anderen Figuren beschrieben sind. Natürlich können ein derartiger Lesesensor 500 und andere hier dargestellte jedoch bei verschiedenen Anwendungen und/oder in Permutationen verwendet werden, welche bei den hier aufgeführten beispielhaften Ausführungsformen gesondert beschrieben sein können oder nicht. Weiterhin kann der hier dargestellte Lesesensor 500 in jeder gewünschten Umgebung verwendet werden.
5 zeigt den Lesesensor 500 wie er von einer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche oder Luftlageroberfläche (ABS) des Lesesensors 500 gesehen wird. Der Lesesensor 500 weist bei einer Ausführungsform eine AFM-Pinning-Schicht 502, eine erste antiparallele permanentmagnetische Mehrfachschicht (AP1) 504, welche über der AFM-Pinning-Schicht 502 angeordnet ist, eine zweite antiparallele permanentmagnetische Schicht (AP2) 506, welche über der AP1 504 angeordnet ist, und eine freie Schicht 510 auf, welche an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 506 angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Lesesensor 500 weiterhin eine Abstandshalterschicht oder eine Sperrschicht 508 aufweisen, welche zwischen der AP2 506 und einer vollen Ausdehnung der freien Schicht 510 angeordnet ist. Es muss gesagt werden, dass die Abstandshalter-/Sperrschicht 508 unter der freien Schicht 510 über die Gesamtheit der freien Schicht 510 in die Elementhöhenrichtung und in eine Richtung quer zur Spur 512 vorhanden ist. Auf diese Weise trennt die Abstandshalter-/Sperrschicht 508 die freie Schicht 510 vollständig von allen anderen Schichten darunter, wie beispielsweise der AP2 506.
Wenn die Abstandshalter-/Sperrschicht 508 als ein Abstandshalter verwendet wird, kann sie jedes geeignete Material umfassen, welches in der Technik bekannt ist, wie beispielsweise nicht magnetische Materialien wie Cu, Al usw. Wenn die Abstandshalter-/Sperrschicht 508 als eine Sperre verwendet wird, kann sie jedes geeignete Material umfassen, welches in der Technik bekannt ist, wie beispielsweise Al₂O₃, Ru, MgO usw.
Die freie Schicht 510 ist konfiguriert, um in einer erkennbaren Weise auf Magnetinformationen zu reagieren, welche auf einem magnetischen Medium gespeichert sind. Jeder Typ einer Reaktion auf die Magnetinformationen, welche auf dem magnetischen Medium gespeichert sind, wie beispielsweise erhöhter oder verminderter Widerstand, erhöhter oder verminderter Magnetismus, erhöhte oder verminderte Temperatur usw., kann gemäß in der Technik bekannter Abtastverfahren realisiert werden.
Bei einer Ausführungsform ist die freie Schicht 510 an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 506 angeordnet und erstreckt sich von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in eine Elementhöhenrichtung auf eine zweite Höhe. Die Elementhöhenrichtung ist senkrecht zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die AFM-Pinning-Schicht 502 von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in die Elementhöhenrichtung auf eine erste Höhe vertieft, erstrecken sich die AP1 504 und die AP2 506 über die erste Höhe hinaus an die den Medien gegenüberstehende Oberfläche und erstreckt sich die AP2 506 über die erste Höhe hinaus an die den Medien gegenüberstehende Oberfläche.
Weiterhin sind die AP1 504 und die AP2 506 bei einem Ansatz nicht von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche vertieft. Bei einem alternativen Ansatz können diese Schichten von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche um eine Entfernung gleich oder weniger als ungefähr 1 bis 5 nm vertieft sein.
Zusätzlich erstrecken sich die AFM-Pinning-Schicht 502, die AP1 504 und die AP2 506 gemäß einem Ansatz über die freie Schicht 510 in die Elementhöhenrichtung über die zweite Höhe hinaus.
Die AFM-Pinning-Schicht 502 ist konfiguriert, eine magnetische Orientierung einer oder mehrerer permanentmagnetischer Schichten festzulegen, welche darauf in einer vorgegebenen Weise angeordnet sind. Jede Art des Festlegens der Schichten kann verwendet werden, wie sie in der Technik bekannt ist. Die AFM-Pinning-Schicht 502 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen reines IrMn oder eine Legierung davon oder jedes andere geeignete in der Technik bekannte Material umfassen.
Die Seitenwände des Lesesensors 500 können senkrecht zu der Richtung quer zur Spur 512 sein, oder sie können geneigt, gekrümmt und/oder anders als gerade sein. Diese Seitenwände können durch Herstellungsprozesse, welche verwendet werden, die verschiedenen Schichten auszubilden, und/oder aufgrund erwünschter Differenzen der Breiten individueller Schichten an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche ausgebildet und/oder beeinflusst werden.
Bei einer Ausführungsform kann mindestens eine magnetische Abschirmung (nicht gezeigt) nahe einer oder mehrerer Seiten der freien Schicht 510 angeordnet sein, wie Durchschnittsfachleuten bekannt ist.
Bei einer Ausführungsform können die freie Schicht 510, die AP1 504 und die AP2 506 eine Breite in die Richtung quer zur Spur 512 an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in einem Bereich von ungefähr 20 bis ungefähr 50 nm, wie beispielsweise ungefähr 30 nm bis ungefähr 35 nm, aufweisen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die AP1 504 zwei Schichten umfassen, beispielsweise eine erste AP1-Schicht (AP1a) 504a, welche unter einer zweiten AP1-Schicht (AP1b) 504b angeordnet ist.
6A bis 6D stellen verschiedene Ansichten von Magnetköpfen gemäß mehreren Ausführungsformen dar. Als eine Option können die Magnetköpfe in Verbindung mit Merkmalen aus jeder anderen hier aufgeführten Ausführungsform implementiert werden, wie beispielsweise denjenigen, welche unter Bezugnahme auf die anderen Figuren beschrieben sind. Natürlich können derartige Magnetköpfe und andere hier dargestellte jedoch bei verschiedenen Anwendungen und/oder in Permutationen verwendet werden, welche bei den hier aufgeführten beispielhaften Ausführungsformen gesondert beschrieben sein können oder nicht. Weiterhin können die hier dargestellten Magnetköpfe in jeder gewünschten Umgebung verwendet werden.
Nun unter Bezugnahme auf 6A bis 6D sind isometrische Ansichten von Abschnitten verschiedener Magnetköpfe aus ihrer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 gemäß verschiedenen Ausführungsformen gezeigt. Jeder der Magnetköpfe umfasst einen Lesesensor, welcher bei einer Ausführungsform eine AFM-Pinning-Schicht 602, eine AP1 604, welche über der AFM-Pinning-Schicht 602 angeordnet ist, eine AP2 606, welche über der AP1 604 angeordnet ist, eine freie Schicht 610, welche an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 606 angeordnet ist, und eine Abstandshalter-/Sperrschicht 608 umfasst, welche zwischen der AP2 606 und einer vollen Ausdehnung der freien Schicht 610 angeordnet ist.
Außerdem kann bei diesen Ausführungsformen die AP1 604 zwei Schichten, AP1a 604a und AP1b 604b, aufweisen. Bei verschiedenen Ansätzen können diese Schichten von ungefähr der gleichen Form und Größe sein, oder sie können verschiedene Formen und Größen aufweisen.
Zusätzlich ist die AFM-Pinning-Schicht 602 von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 in die Elementhöhenrichtung 616 auf eine erste Höhe 618 vertieft, können sich die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) und die AP2 606 über die erste Höhe 618 hinaus an die den Medien gegenüberstehende Oberfläche 614 erstrecken und kann sich die AP2 606 über die erste Höhe 618 hinaus an die den Medien gegenüberstehende Oberfläche 614 erstrecken.
Außerdem ist bei einer Ausführungsform die freie Schicht 610 an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 über der AP2 606 angeordnet und erstreckt sich von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 in die Elementhöhenrichtung 616 auf eine zweite Höhe 620.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die erste Höhe 618 größer als die zweite Höhe 620 oder ungefähr gleich sein, wie in 6A bis 6D gezeigt. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die erste Höhe 618 kleiner als die zweite Höhe 620 sein, so dass die freie Schicht 610 lokalisiert ist, wo sich mindestens eine Schicht aus der Gruppe der AP2 606, der AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) und der AFM-Pinning-Schicht 602 aufweitet, um in die Richtung quer zur Spur 612 breiter zu sein.
Wie in 6A gezeigt, sind die AP2 606, die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) und die AFM-Pinning-Schicht 602 in einer Stabform angeordnet, wobei die AFM-Pinning-Schicht 602 von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 vertieft ist und die andere Schichten (AP2 606, AP1 604) unter der freien Schicht 610 an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 angeordnet sind. Außerdem weisen die AP2 606, die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) und die AFM-Pinning-Schicht 602 eine Breite in die Richtung quer zur Spur 612 auf, welche im Wesentlichen gleich und/oder konsistent mit der Breite der freien Schicht 610 in die Richtung quer zur Spur ist.
Nun unter Bezugnahme auf 6B sind die AP2 606, die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) und die AFM-Pinning-Schicht 602 in einer T-Form angeordnet. Wieder ist die AFM-Pinning-Schicht 602 von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 vertieft, und die anderen Schichten (AP2 606, AP1b 604b, AP1a 604a) sind unter der freien Schicht 610 an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 angeordnet. Außerdem weisen die AP2 606 und die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) eine Breite in die Richtung quer zur Spur 612 auf, welche im Wesentlichen gleich und/oder konsistent mit der Breite der freien Schicht 610 in die Richtung quer zur Spur an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 ist, während sich die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann), die AP2 606 und die AFM-Pinning-Schicht 602 an Positionen über der ersten Höhe 618 in die Richtung quer zur Spur 612 über beide Seiten der freien Schicht 610 hinaus erstrecken, wie beispielsweise um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung.
Bei dieser Struktur erstreckt sich die AP2 606 an Positionen über der ersten Höhe 618 in die Richtung quer zur Spur 612 über beide Seiten der freien Schicht 610 hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung. Weiterhin wird die AFM-Pinning-Schicht 602 nur auf dem breiteren Abschnitt abgelagert, und die freie Schicht 610 (und die Abstandshalter-/Sperrschicht 608, falls vorhanden) wird nur auf dem schmaleren Abschnitt abgelagert. Die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) und die AP2 606 werden sowohl auf dem breiteren als auch auf dem schmaleren Abschnitt abgelagert.
Nun unter Bezugnahme auf 6C ist die AP2 606 in der Stabform angeordnet, während die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) und die AFM-Pinning-Schicht 602 in der T-Form angeordnet sind. Wieder ist die AFM-Pinning-Schicht 602 von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 vertieft, und die anderen Schichten (AP2 606, AP1b 604b, AP1a 604a) sind unter der freien Schicht 610 an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 angeordnet. Außerdem weisen die AP2 606 und die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) eine Breite in die Richtung quer zur Spur 612 auf, welche im Wesentlichen gleich und/oder konsistent mit der Breite der freien Schicht 610 in die Richtung quer zur Spur an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 ist, während sich die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) und die AFM-Pinning-Schicht 602 an Positionen über der ersten Höhe 618 in die Richtung quer zur Spur 612 über beide Seiten der freien Schicht 610 hinaus erstrecken, wie beispielsweise um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung. Indessen weist die AP2 606 eine Breite in die Richtung quer zur Spur 612 auf, welche ungefähr gleich der Breite der freien Schicht 610 in die Richtung quer zur Spur an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 ist.
Bei dieser Struktur erstreckt sich die AP1b 604b an Positionen über der ersten Höhe 618 in die Richtung quer zur Spur 612 über beide Seiten der freien Schicht 610 hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung.
Unter Bezugnahme auf 6D sind die AP2 606 und die AP1b 604b in der Stabform angeordnet, während die AP1a 604a und die AFM-Pinning-Schicht 602 in der T-Form angeordnet sind. Wieder ist die AFM-Pinning-Schicht 602 von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 vertieft, und die anderen Schichten (AP2 606, AP1b 604b, AP1a 604a) sind unter der freien Schicht 610 an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 angeordnet. Außerdem weisen die AP2 606 und die AP1 604 (welche die AP1b 604b und die AP1a 604a umfassen kann) eine Breite in die Richtung quer zur Spur 612 auf, welche im Wesentlichen gleich und/oder konsistent mit der Breite der freien Schicht 610 in die Richtung quer zur Spur an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche 614 ist, während sich die AP1a 604a und die AFM-Pinning-Schicht 602 an Positionen über der ersten Höhe 618 in die Richtung quer zur Spur 612 über beide Seiten der freien Schicht 610 hinaus erstrecken, wie beispielsweise um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung.
Bei dieser Struktur ist die AP1 604 in AP1a 604a und AP1b 604b aufgeteilt, wobei die AP1b 604b die gleiche Form wie die AP2 606 aufweist, während die AP1a 604a sowohl auf dem breiteren Abschnitt als auch auf schmaleren Abschnitten abgelagert ist. Die AP1a 604a und die AP1b 604b können das gleiche Material oder verschiedene Materialien umfassen.
Bei allen in 6A bis 6D gezeigten Ausführungsformen kann der breitere Abschnitt gerade Ränder, gekrümmte Ränder aufweisen, in einer T-Form, einer Y-Form, oder in irgendeiner anderen Weise von den Strukturen modifiziert sein, welche in den Figuren explizit gezeigt sind, wie von Durchschnittsfachleuten verstanden wird.
Es wurde herausgefunden, dass ein Vorteil einer Verwendung der T-Form für mindestens die AP1a 604a und die AFM-Pinning-Schicht 602 eine merkliche Erhöhung der Zuverlässigkeit im Vergleich zu der Struktur mit Stabform ist.
7 zeigt Abmessungen der Lesesensorstruktur gemäß 6A und der Lesesensorstruktur der 6A bis 6D im Vergleich zu einer herkömmlichen Struktur. 7 zeigt, dass die hier beschriebenen Lesesensorstrukturen gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine verbesserte Zuverlässigkeit im Vergleich zu einer herkömmlichen Struktur insbesondere bei größeren Vertiefungslängen bereitstellen.
Bei manchen Ansätzen kann ein Magnetkopf, welcher einen Lesesensor und/oder einen Lesekopf verwendet, wie hier gemäß verschiedenen Ausführungsformen beschrieben ist, in einem magnetischen Datenspeicherungssystem verwendet werden. Das magnetische Datenspeicherungssystem kann dem in 1 gezeigten ähnlich sein. Beispielsweise kann das magnetische Datenspeicherungssystem 100 mindestens einen Magnetkopf 121 mit einem Sensorstapel, wie hier gemäß jeder Ausführungsform beschrieben, ein magnetisches Medium 112, einen Antriebsmechanismus 118 zum Vorbeiführen des magnetischen Mediums 112 über den mindestens einen Magnetkopf 121 und eine Steuervorrichtung 129 umfassen, welche mit dem mindestens einen Magnetkopf 121 zum Steuern des Betriebs des mindestens einen Magnetkopfes 121 elektrisch verbunden ist.
8 zeigt ein Verfahren 800 zum Ausbilden eines Lesesensors (welcher Teil eines Magnetkopfes oder eines anderen Apparates oder Gerätes sein kann) gemäß einer Ausführungsform. Als eine Option kann das vorliegende Verfahren 800 implementiert werden, um Strukturen zu konstruieren, wie beispielsweise diejenigen, welche in 1 bis 6D gezeigt sind. Natürlich können dieses Verfahren 800 und andere hier dargestellte jedoch verwendet werden, um magnetische Strukturen für eine breite Vielfalt von Vorrichtungen und/oder Zwecke auszubilden, welche ein magnetisches Aufzeichnen betreffen können oder nicht. Weiterhin können die hier dargestellten Verfahren in jeder gewünschten Umgebung ausgeführt werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass alle oben stehend beschriebenen Merkmale in allen der beschriebenen Ausführungsformen gemäß den verschiedenen Verfahren verwendet werden können. Natürlich können mehr oder weniger Operationen als diejenigen, welche gesondert in 8 beschrieben sind, in das Verfahren 800 einbezogen werden, wie es von Durchschnittsfachleuten beim Lesen der vorliegenden Beschreibungen verstanden wird.
Jede Ausbildungstechnik kann verwendet werden, um eine beliebige der Schichten, Strukturen, Filme und andere Komponenten des hier beschriebenen Verfahrens 800 auszubilden, wie beispielsweise Sputtern, Beschichten, Schleuderbeschichten, chemische Dampfabscheidung (CVD), Atomschicht-Abscheidung (ALD), physikalische Dampfabscheidung (PVD) usw.
Weiterhin kann jedes magnetische (wie beispielsweise Legierungen von Co, Fe, Ni und/oder Pt usw.), nicht magnetische (wie beispielsweise Cu, Al usw.), und/oder isolierende Material (Alumina, MgO, Ta₂O₅ usw.) geeigneterweise verwendet werden, um die Schichten auszubilden, welche bei Verfahren 800 beschrieben sind, oder alle anderen geeigneten in der Technik bekannten Materialien.
Natürlich können dieses Verfahren 800 und andere hier dargestellte verwendet werden, um magnetische Strukturen für eine breite Vielfalt von Vorrichtungen und/oder Zwecke auszubilden, welche ein magnetisches Aufzeichnen betreffen können oder nicht. Weiterhin können die hier dargestellten Verfahren in jeder gewünschten Umgebung ausgeführt werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass alle oben stehend beschriebenen Merkmale in allen der beschriebenen Ausführungsformen gemäß den verschiedenen Verfahren verwendet werden können.
Das Verfahren 800 kann mit Operation 802 beginnen, bei welcher eine antiferromagnetische (AFM) Pinning-Schicht ausgebildet wird, welche konfiguriert ist, eine magnetische Orientierung einer oder mehrerer darauf angeordneter permanentmagnetischer Schichten in einer vorgegebenen Weise festzulegen, wobei die AFM-Pinning-Schicht von einer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in eine Elementhöhenrichtung auf eine erste Höhe vertieft ist.
Bei Operation 804, Ausbilden einer ersten antiparallelen permanentmagnetischen Mehrfachschicht (AP1) über der AFM-Pinning-Schicht und Erstrecken über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche.
Bei Operation 806, Ausbilden einer zweiten antiparallelen permanentmagnetischen Schicht (AP2) über der AP1 und Erstrecken über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche.
Bei Operation 808, Ausbilden einer freien Schicht, welche konfiguriert ist, auf Magnetinformationen zu reagieren, welche auf einem magnetischen Medium gespeichert sind, wobei die freie Schicht an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 ausgebildet ist und sich von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in die Elementhöhenrichtung auf eine zweite Höhe erstreckt.
Weiterhin ist die Elementhöhenrichtung senkrecht zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche, sind die AP1 und die AP2 nicht von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche vertieft und erstrecken sich die AFM, die AP1 und die AP2 über die freie Schicht hinaus in die Elementhöhenrichtung über die zweite Höhe hinaus.
Das Verfahren 800 kann weiterhin Ausbilden mindestens einer magnetischen Abschirmung nahe einer oder mehrerer Seiten der freien Schicht und Ausbilden einer Abstandshalterschicht oder einer Sperrschicht zwischen der AP2 und einer vollen Ausdehnung der freien Schicht aufweisen. Die AFM-Pinning-Schicht kann reines IrMn oder eine Legierung damit umfassen.
Bei einer Ausführungsform können die freie Schicht, die AP1 und die AP2 so ausgebildet werden, dass sie eine Breite in die Richtung quer zur Spur an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in einem Bereich von ungefähr 20 bis 50 nm, wie beispielsweise ungefähr 30 nm bis ungefähr 35 nm, aufweisen. Bei mehreren Ansätzen kann die Breite der freien Schicht, der AP1 und der AP2 so ausgebildet werden, dass sie mit einer Spurbreite eines magnetischen Mediums korreliert, wie beispielsweise einer HDD oder einer anderen Aufzeichnungsvorrichtung.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die erste Höhe größer als die zweite Höhe oder ungefähr gleich sein. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die erste Höhe kleiner als die zweite Höhe sein.
Bei wieder einer anderen Ausführungsform kann die AP1 zwei Schichten, AP1a, welche unter AP1b ausgebildet ist, umfassen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die AP1a so ausgebildet werden, dass sie sich an Positionen über der ersten Höhe in eine Richtung quer zur Spur über beide Seiten der freien Schicht hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung erstreckt. Bei einer anderen Ausführungsform kann die AP1b so ausgebildet werden, dass sie sich an Positionen über der ersten Höhe in die Richtung quer zur Spur über beide Seiten der freien Schicht hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung erstreckt. Bei noch einer anderen Ausführungsform kann die AP2 so ausgebildet werden, dass sie sich an Positionen über der ersten Höhe in die Richtung quer zur Spur über beide Seiten der freien Schicht hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung erstreckt. Bei jeder dieser Ausführungsformen können die AP1a, die AP1b und/oder die AP2 ungefähr die gleiche Breite an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche aufweisen, während sie die gleichen oder verschiedene Breiten über der ersten Höhe aufweisen, wie oben stehend beschrieben.
Während verschiedene Ausführungsformen oben stehend beschrieben wurden, versteht es sich, dass sie nur beispielhaft dargestellt wurden und nicht zur Einschränkung. Folglich sind die Breite und der Schutzumfang einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht von einer der oben stehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen eingeschränkt, sondern dürfen nur gemäß den folgenden Ansprüchen und ihrer Äquivalente definiert werden.

Claims

Lesesensor, Folgendes umfassend: eine antiferromagnetische (AFM) Pinning-Schicht, welche konfiguriert ist, eine magnetische Orientierung einer oder mehrerer darauf angeordneter permanentmagnetischer Schichten in einer vorgegebenen Weise festzulegen, wobei die AFM-Pinning-Schicht von einer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in eine Elementhöhenrichtung auf eine erste Höhe vertieft ist; eine erste antiparallele permanentmagnetische Mehrfachschicht (AP1), welche über der AFM-Pinning-Schicht angeordnet ist und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckt; eine zweite antiparallele permanentmagnetische Schicht (AP2), welche über der AP1 angeordnet ist und sich über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche erstreckt; und eine freie Schicht, welche konfiguriert ist, auf Magnetinformationen zu reagieren, welche auf einem magnetischen Medium gespeichert sind, wobei die freie Schicht an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 angeordnet ist und sich von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in die Elementhöhenrichtung auf eine zweite Höhe erstreckt, wobei die Elementhöhenrichtung zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche senkrecht ist; wobei die AP1 und die AP2 nicht von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche vertieft sind, und wobei die AFM, die AP1 und die AP2 sich über die freie Schicht in die Elementhöhenrichtung über die zweite Höhe hinaus erstrecken.
Lesesensor nach Anspruch 1, weiterhin Folgendes umfassend: mindestens eine magnetische Abschirmung, welche nahe einer oder mehreren Seiten der freien Schicht angeordnet ist; und eine Abstandshalterschicht oder eine Sperrschicht, welche zwischen der AP2 und einer vollen Ausdehnung der freien Schicht angeordnet ist, wobei die AFM-Pinning-Schicht reines IrMn oder eine Legierung damit umfasst.
Lesesensor nach Anspruch 1, wobei die freie Schicht, die AP1 und die AP2 eine Breite in eine Richtung quer zur Spur an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 35 nm aufweisen.
Lesesensor nach Anspruch 1, wobei die erste Höhe größer ist als die zweite Höhe oder ungefähr gleich.
Lesesensor nach Anspruch 1, wobei die erste Höhe kleiner ist als die zweite Höhe.
Lesesensor nach Anspruch 1, wobei die AP1 zwei Schichten umfasst, eine erste AP1-Schicht (AP1a), welche unter einer zweiten AP1-Schicht (AP1b) angeordnet ist.
Lesesensor nach Anspruch 6, wobei die AP1a sich an Positionen über der ersten Höhe in eine Richtung quer zur Spur über beide Seiten der freien Schicht hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung erstreckt.
Lesesensor nach Anspruch 7, wobei die AP1b sich an Positionen über der ersten Höhe in die Richtung quer zur Spur über beide Seiten der freien Schicht hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung erstreckt.
Lesesensor nach Anspruch 8, wobei die AP2 sich an Positionen über der ersten Höhe in die Richtung quer zur Spur über beide Seiten der freien Schicht hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung erstreckt.
Magnetisches Datenspeicherungssystem, Folgendes umfassend: mindestens einen Magnetkopf, welcher einen Lesesensor nach Anspruch 1 umfasst; ein magnetisches Medium; einen Antriebsmechanismus zum Vorbeiführen des magnetischen Mediums über den mindestens einen Magnetkopf; und eine Steuervorrichtung, welche elektrisch mit dem mindestens einen Magnetkopf zum Steuern des Betriebs des mindestens einen Magnetkopfes verbunden ist.
Verfahren zum Ausbilden eines Lesesensors, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Ausbilden einer antiferromagnetischen (AFM) Pinning-Schicht, welche konfiguriert ist, eine magnetische Orientierung einer oder mehrerer darauf angeordneter permanentmagnetischer Schichten in einer vorgegebenen Weise festzulegen, wobei die AFM-Pinning-Schicht von einer den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in eine Elementhöhenrichtung auf eine erste Höhe vertieft ist; Ausbilden einer ersten antiparallelen permanentmagnetischen Mehrfachschicht (AP1) über der AFM-Pinning-Schicht und Erstrecken über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche; Ausbilden einer zweiten antiparallelen permanentmagnetischen Schicht (AP1) über der AP1 und Erstrecken über die erste Höhe hinaus zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche; und Ausbilden einer freien Schicht, welche konfiguriert ist, auf Magnetinformationen zu reagieren, welche auf einem magnetischen Medium gespeichert sind, wobei die freie Schicht an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche über der AP2 ausgebildet wird und sich von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in die Elementhöhenrichtung auf eine zweite Höhe erstreckt, wobei die Elementhöhenrichtung zu der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche senkrecht ist; wobei die AP1 und die AP2 nicht von der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche vertieft sind, und wobei die AFM, die AP1 und die AP2 sich über die freie Schicht in die Elementhöhenrichtung über die zweite Höhe hinaus erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin Folgendes umfassend: Ausbilden mindestens einer magnetischen Abschirmung, welche nahe einer oder mehreren Seiten der freien Schicht angeordnet ist; und Ausbilden einer Abstandshalterschicht oder einer Sperrschicht zwischen der AP2 und einer vollen Ausdehnung der freien Schicht, wobei die AFM-Pinning-Schicht reines IrMn oder eine Legierung damit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die freie Schicht, die AP1 und die AP2 so ausgebildet werden, dass sie eine Breite in eine Richtung quer zur Spur an der den Medien gegenüberstehenden Oberfläche in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 35 nm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Höhe größer ist als die zweite Höhe oder ungefähr gleich.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Höhe kleiner ist als die zweite Höhe.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die AP1 zwei Schichten umfasst, eine erste AP1-Schicht (AP1a), welche unter einer zweiten AP1-Schicht (AP1b) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die AP1a so ausgebildet wird, dass sie sich an Positionen über der ersten Höhe in eine Richtung quer zur Spur über beide Seiten der freien Schicht hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die AP1b so ausgebildet wird, dass sie sich an Positionen über der ersten Höhe in die Richtung quer zur Spur über beide Seiten der freien Schicht hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die AP2 so ausgebildet wird, dass sie sich an Positionen über der ersten Höhe in die Richtung quer zur Spur über beide Seiten der freien Schicht hinaus um mehr als ungefähr 5 nm in jede Richtung erstreckt.