具有覆层的磁设备.pdf

本申请公开了具有覆层的磁设备。一种磁设备，包括：磁写入器；以及被放置为覆盖至少该磁写入器的覆层，该覆层包括钇氧化物、钪氧化物、镧系氧化物、锕系氧化物、锌氧化物、或其组合。

1.  一种磁设备，包括：
近场换能器(NFT)；以及
覆层，被放置为覆盖NFT的至少一部分，所述覆层包括与NFT接触的内层和与内层接触的外层，其中内层包括钇氧化物、钪氧化物、镧系氧化物、锕系氧化物、锌氧化物、或其组合。

2.  根据权利要求1所述的磁设备，其中内层包括氧化钇(Y₂O₃)，氧化钪(Sc₂O₃)，镧系氧化物：氧化镧(La₂O₃)、氧化铈(Ce₂O₃，或CeO₂)、氧化镨(Pr₂O₃)、氧化钕(Nd₂O₃)、氧化钷(Pm₂O₃)、氧化钐(Sm₂O₃)、氧化铕(Eu₂O₃)、氧化钆(Gd₂O₃)、氧化铽(Tb₄O₇，Tb₂O₃，TbO₂，或Tb₆O₁₁)、氧化镝(Dy₂O₃)、氧化钬(Ho₂O₃)、氧化铒(Er₂O₃)、氧化铥(Tm₂O₃)、氧化镱(Yb₂O₃)、以及氧化镥(Lu₂O₃)，锕系氧化物：氧化锕(Ac₂O₃)、氧化钍(Th₂O₇或THO₂)、氧化镤(Pa₂O₅，PaO₂，或PaO)、氧化铀(U₃O₈，UO₂，UO₃，U₂O₅，或UO₄·2H₂O)、氧化镎(NpO₂，Np₂O₅，或Np₅O₈)、氧化钚(PuO₂或PuO₄)、氧化镅(AmO，Am₂O₃，或AmO₂)、氧化锔(Cm₂O₃，CmO₂，或CmO₄)、氧化锫(Bk₂O₃，或BkO₂)、氧化锎(Cf₂O₃或CfO₂)、氧化锿(Es₂O₃)、氧化镄(Fm₂O₃，或FmO)、氧化钔(Md₂O₃或MdO)、氧化锘(No₂O₃或NoO)、以及氧化铹(Lr₂O₃)，氧化锌(ZnO)，或其组合。

3.  根据权利要求1所述的磁设备，其中内层包括氧化钇(Y₂O₃)、氧化钪(Sc₂O₃)、或其组合。

4.  根据权利要求1所述的磁设备，其中内层包括氧化钇(Y₂O₃)。

5.  根据权利要求1所述的磁设备，其中外层包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)、氧化铪(HfO₂)、或其组合。

6.  根据权利要求1所述的磁设备，其中外层包括氧化铝(Al₂O₃)、以及氧化硅(SiO₂)。

7.  根据权利要求1所述的磁设备，其中外层包括与内层接触的第一层，其中第一层包括氧化铝(Al₂O₃)，以及与第一层接触的第二层，其中第二层包括氧化硅(SiO₂)。

8.  根据权利要求1所述的磁设备，其中所述覆层的厚度为大约至大约

9.  根据权利要求1所述的磁设备，进一步包括与覆层的外层接触的外部层。

10.  根据权利要求9所述的磁设备，所述外部层包括类金刚石碳(DLC)。

11.  一种磁设备，包括：
近场换能器(NFT)；以及
覆层，被放置为覆盖NFT的至少一部分，所述覆层包括：
与NFT接触的内层，所述内层包括钇氧化物、钪氧化物、镧系氧化物、锕系氧化物、锌氧化物、或其组合；以及
与内层接触的外层，所述外层包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)、氧化铪(HfO₂)、或其组合。

12.  根据权利要求11所述的磁设备，其中内层包括氧化钇(Y₂O₃)，氧化钪(Sc₂O₃)，镧系氧化物：氧化镧(La₂O₃)、氧化铈(Ce₂O₃，或CeO₂)、氧化镨(Pr₂O₃)、氧化钕(Nd₂O₃)、氧化钷(Pm₂O₃)、氧化钐(Sm₂O₃)、氧化铕(Eu₂O₃)、氧化钆(Gd₂O₃)、氧化铽(Tb₄O₇，Tb₂O₃，TbO₂，或Tb₆O₁₁)、氧化镝(Dy₂O₃)、氧化钬(Ho₂O₃)、氧化铒(Er₂O₃)、氧化铥(Tm₂O₃)、氧化镱(Yb₂O₃)、以及氧化镥(Lu₂O₃)，锕系氧化物：氧化锕(Ac₂O₃)、氧化钍(Th₂O₇或THO₂)、氧化镤(Pa₂O₅，PaO₂，或PaO)、氧化铀(U₃O₈，UO₂，UO₃，U₂O₅，或UO₄·2H₂O)、氧化镎(NpO₂，Np₂O₅，或Np₅O₈)、氧化钚(PuO₂或PuO₄)、氧化镅(AmO，Am₂O₃，或AmO₂)、氧化锔(Cm₂O₃，CmO₂，或CmO₄)、氧化锫(Bk₂O₃，或BkO₂)、氧化锎(Cf₂O₃或CfO₂)、氧化锿(Es₂O₃)、氧化镄(Fm₂O₃，或FmO)、氧化钔(Md₂O₃或MdO)、氧化锘(No₂O₃或NoO)、以及氧化铹(Lr₂O₃)，氧化锌(ZnO)，或其组合。

13.  根据权利要求11所述的磁设备，其中内层包括氧化钇(Y₂O₃)、氧化钪(Sc₂O₃)、或其组合。

14.  根据权利要求11所述的磁设备，其中内层包括氧化钇(Y₂O₃)。

15.  根据权利要求11所述的磁设备，其中外层包括氧化铝(Al₂O₃)、以及氧化硅(SiO₂)。

16.  根据权利要求11所述的磁设备，其中外层包括与内层接触的第一层，其中第一层包括氧化铝(Al₂O₃)，以及与第一层接触的第二层，其中第二层包括氧化硅(SiO₂)。

17.  根据权利要求11所述的磁设备，其中所述覆层的厚度为大约至大约

18.  根据权利要求11所述的磁设备，进一步包括与覆层的外层接触的外部层，所述外部层包括类金刚石碳(DLC)。

19.  一种磁设备，包括：
磁写入器，所述磁写入器包括近场换能器(NFT)；
磁读取器；以及
覆层，被放置为覆盖至少所述磁写入器和磁读取器，所述覆层包括：
与NFT接触的内层，所述内层包括钇、氧化物、钪、氧化物、或其组合；以及
与内层接触的外层，所述外层包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)、氧化铪(HfO₂)、或其组合。

20.  根据权利要求19所述的设备，其中外层包括与内层接触的第一层，其中第一层包括氧化铝(Al₂O₃)，以及与第一层接触的第二层，其中第二层包括氧化硅(SiO₂)。

具有覆层的磁设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年11月8日提交的名称为“包括近场换能器和相关覆层的设备”的第61/901,615号美国临时申请的优先权，并通过引用将其公开内容包括在内。
背景技术
热辅助磁记录(HAMR)过程可包括可能极为腐蚀性的环境，因为高温(例如，高达大约450℃)、高湿度、以及氧化的环境。由于严酷的环境并且期望保护某些更为精致的结构，例如近场换能器(NFT)和写入电极，举例来说；仍存在对不同种类覆层的需求。
发明内容
磁设备，包括：磁写入器；以及被放置为覆盖至少该磁写入器的覆层，该覆层包括钇氧化物、钪氧化物、镧系氧化物、锕系氧化物、锌氧化物、或其组合。
还公开了磁设备，包括：近场换能器(NFT)；以及被放置为覆盖NFT的至少一部分的覆层，该覆层包括与NFT接触的内层，该内层包括钇氧化物、钪氧化物、镧系氧化物、锕系氧化物、锌氧化物、或其组合；以及与内层接触的外层，该外层包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)、氧化铪(HfO₂)、或其组合。
还公开了磁设备，包括：近场换能器(NFT)；以及被放置为覆盖NFT的至少一部分的覆层，该覆层包括与NFT接触的内层，该内层包括钇氧化物、钪氧化物、镧系氧化物、锕系氧化物、锌氧化物、或其组合；以及与内层接触的外层，该外层包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)、氧化铪(HfO₂)、或其组合。
还公开了磁设备，包括：磁写入器，该磁写入器具有近场换能器(NFT)； 磁读取器；以及被放置为覆盖至少该磁写入器和磁读取器的覆层，该覆层包括与NFT接触的内层，该内层包括钇、氧化物、钪、氧化物、或其组合；以及与内层接触的外层，该外层包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)、氧化铪(HfO₂)、或其组合。
本公开的上述发明内容并非试图描述每个公开的实施例或本公开的每个实施方式。下文的描述更具体地例示了说明性实施例。在本申请的多个位置中，通过实例的列表提供了指引，其实例可通过各种组合使用。在每个实例中，列举的列表仅用作代表组，且不应当解释为排外的列表。
附图说明
图1是可包括依照本公开一个方面构建的记录头的磁盘驱动器形式的数据存储设备的图形表示。
图2是依照本发明一个方面构建的记录头的侧视图。
图3A、3B和3C是设备多个部分的截面的示意图(图3A和3B)以及设备的空气轴承表面(ABS)的视图(图3C)。
附图并不必须按比例绘制。附图中使用相同的数字表示相同的组件。然而应当理解，在指定附图中使用数字表示某组件并不意欲限制在另一附图中使用相同数字标注的该组件。
具体实施方式
热辅助磁记录(称为HAMR)利用辐射，例如来自激光器的辐射，加热介质至高于其居里温度的温度，从而实现磁记录。为了传递该辐射，例如激光束，至介质的小区域(例如大约20-50nm)，利用了近场换能器(NFT)。在磁记录操作期间，NFT从激光器吸收能量并将其聚焦至非常小的区域；这可导致NFT的温度升高。NFT的温度可提升至大约400℃或者更高。
由于提升的温度和严酷的环境，覆盖磁头的层，这里称为覆层可能是重要的。在某些实施例中，覆层可提供
公开的覆层可有利地提供在高温环境中更稳健的设备，例如HAMR。公开的覆层包括至少钇氧化物、钪氧化物、镧系氧化物、锕系氧化物、锌氧化物、或其组合。
这里公开了NFT和包括这种NFT的设备。图1是可利用公开的NFT的磁盘驱动器10形式的数据存储设备的图形表示。该磁盘驱动器10包括外壳12(此图中上部被移除，下部可见)，其大小被设置为并且被配置成包含磁盘驱动器的各种组件。磁盘驱动器10包括主轴电机14以使得至少一个磁存储介质16在外壳内转动。外壳12内包括至少一个臂18，每个臂18具有具备记录头或滑块22的第一端20，以及通过轴承26枢接至轴的第二端24。驱动电机28位于臂的第二端24以绕轴转动臂18以将记录头22定位至磁盘16的期望的扇区或轨道27的上方。驱动电机28通过控制器调节，该控制器没有在此视图中示出并且是本领域公知的。存储介质可包括，例如，连续介质或比特格式介质。
对于热辅助磁记录(HAMR)，电磁辐射，例如，可见、红外或紫外光被导向在数据存储介质的表面上以提升该介质局部区域的温度以方便切换该区域的磁化。HAMR记录头的目前设计包括滑块上的薄膜波导管以引导光朝向存储介质以及近场换能器以将光聚焦于尺寸小于衍射极限的一点。虽然图1示出了磁盘驱动器，但公开的NFT可用在包括近场换能器的其他设备中。
图2是可包括公开的NFT的记录头的侧视图；记录头被放置于接近存储介质。该记录头30包括基底32、基底上的底涂层34、底涂层上的底极36、以及通过支架或基座40磁耦合至底极的顶极38。波导管42放置在顶极和底极之间。该波导管包括核心层44和位于核心层相对侧的包覆层46和48。顶极是两块极，包括第一部分，或者极体52，其具有与空气轴承表面56隔开的第一端54，以及第二部分，或者倾斜极块58，其从第一部分延伸并朝向NFT倾斜。第二部分被构造为包括与记录头的空气轴承表面56邻接的一端，并且该端比顶极的第一部分更接近波导管。平面线圈60也在顶极和底极之间并绕着基座延伸。在此实例中，顶极用作写入极以及底极用作返回极。
绝缘材料62将线圈隔离。在一个实例中，基底可为AlTiC，核心层可为Ta₂O₅，并且包覆层(以及其他绝缘层)可为Al₂O₃。绝缘材料的顶层63可形成于顶极上。散热器64可置于邻近倾斜极块58。散热器可由非磁性材料组成，举例来说例如Au。
如图2所示，记录头30包括在接近写入极58施加磁写入场H至存储介质16的地方加热磁存储介质16的结构。在此实例中，介质16包括基底68、散热器层70、磁记录层72、以及保护层74。然而，也可使用其他类型的介质，例如 比特格式介质。由线圈60中的电流生成的磁场H被用于控制介质记录层中比特的磁化方向76。
存储介质16的位置相邻于记录头30或位于记录头30之下。波导管42传导来自电磁辐射源78的光，它可为诸如紫外、红外、或可见光。源可为，例如，激光二极管，或用于将光束80导向波导管42的其他适当的激光光源。光源78的具体示例类型可包括，例如激光二极管、发光二极管(LED)、边缘发射激光二极管(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、以及表面发射二极管。在一些实施例中，光源可生成波长为830nm的能量，举例来说。可使用将光束80耦接至波导管42中的多种已知技术。一旦光束80被耦接至波导管42中，光通过波导管42朝向波导管42被截的一端传播，该被截的一端形成在记录头30的空气轴承表面(ABS)附近。光被聚焦于NFT上，并且能量从光传输至NFT并随后传输至该介质并且当介质相对于记录头如箭头82所示移动时加热该介质的一部分。近场换能器(NFT)84被放置在波导管中或与波导管相邻并且位于或接近空气轴承表面。该设计可包含由热传导材料制成的散热器，该散热器集成至NFT 84，或直接与NFT 84接触，并且被选择为它并不阻止将电磁能量耦合进及耦合出NFT 84。散热器可由单一结构或多个连接结构组成，被放置为它们可传输热量至该头中的其他金属特征和/或至记录头外部的气流。
虽然图2的实例示出了垂直磁记录头以及垂直磁存储介质，然而应当理解，本公开还可与其他类型的记录头和/或存储介质结合使用。还应当注意，公开的设备还可与除HAMR设备外的磁记录设备一起使用。
图3A描述了包括NFT 305的设备300。该NFT305可包括如上文所述的那些特征或特性。设备300还包括覆层303。图3A中描述的覆层303包括内层307和外层309。内层307可用于提供对NFT 305的提升的粘附性。外层309可用于减少或防止可到达NFT 305的气体量。
内层307可包括一种或不止一种的材料，一个或不止一个子层，或其组合。内层307可包括钇氧化物、钪氧化物、镧(或镧系元素)氧化物、锕(或锕系元素)氧化物、锌氧化物、或其组合。更具体的，内层307可包括氧化钇(Y₂O₃)，氧化钪(Sc₂O₃)，镧系氧化物：氧化镧(La₂O₃)、氧化铈(Ce₂O₃，或CeO₂)、氧化镨(Pr₂O₃)、氧化钕(Nd₂O₃)、氧化钷(Pm₂O₃)、氧化钐(Sm₂O₃)、氧化铕(Eu₂O₃)、氧化钆(Gd₂O₃)、氧化铽(Tb₄O₇，Tb₂O₃，TbO₂，或Tb₆O₁₁)、氧 化镝(Dy₂O₃)、氧化钬(Ho₂O₃)、氧化铒(Er₂O₃)、氧化铥(Tm₂O₃)、氧化镱(Yb₂O₃)、以及氧化镥(Lu₂O₃)，锕系氧化物：氧化锕(Ac₂O₃)、氧化钍(Th₂O₇或THO₂)、氧化镤(Pa₂O₅，PaO₂，或PaO)、氧化铀(U₃O₈，UO₂，UO₃，U₂O₅，或UO₄·2H₂O)、氧化镎(NpO₂，Np₂O₅，或Np₅O₈)、氧化钚(PuO₂或PuO₄)、氧化镅(AmO，Am₂O₃，或AmO₂)、氧化锔(Cm₂O₃，CmO₂，或CmO₄)、氧化锫(Bk₂O₃，或BkO₂)、氧化锎(Cf₂O₃或CfO₂)、氧化锿(Es₂O₃)、氧化镄(Fm₂O₃，或FmO)、氧化钔(Md₂O₃或MdO)、氧化锘(No₂O₃或NoO)、以及氧化铹(Lr₂O₃)，氧化锌(ZnO)，或其组合。在一些实施例中，内层307包括氧化钇或氧化钪。在一些实施例中，内层307包括氧化钇。
外层309可包括一种或不止一种材料，一个或不止一个子层，或其组合。外层309可包括气体渗透性相对低的任意材料。在一些实施例中，外层309可包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)、氧化铪(HfO₂)、或其组合。在一些实施例中，外层309由多于一种材料制成。在一些实施例中，外层309由多于一层制成。在一些实施例中，外层309由至少两种不同材料的不止一层制成。在一些实施例中，外层309包括与内层307接触的第一层以及与第一层接触的第二层。在一些实施例中，第二层包括SiO₂、Ta₂O₅、HfO₂、或其组合，这是由于它们具有相对高的水热腐蚀抗性。在一些实施例中，第一层包括Al₂O₃。在一些实施例中，外层309具有包括Al₂O₃的第一层以及包括SiO₂、Ta₂O₅、HfO₂、或其组合的第二层。在一些实施例中，外层309具有包括Al₂O₃的第一层以及包括SiO₂的第二层。
在一些实施例中，覆层303的厚度可不大于在一些实施例中，覆层303的厚度可不大于在一些实施例中，覆层303的厚度可不小于在一些实施例中，覆层303的厚度可不小于在一些实施例中，内层307的厚度可不大于在一些实施例中，内层307的厚度可不大于在一些实施例中，内层307的厚度可不小于在一些实施例中，内层307的厚度可不小于在一些实施例中，外层309的厚度可不大于在一些实施例中，外层309的厚度可不大于在一些实施例中，外层309的厚度可不小于在一些实施例中，外层309的厚度可不小于
图3B描述了一种相似的设备320，它包括NFT 325和覆层304。在图3B中描述的覆层包括内层307、外层309和可选的外部层331。内层307和外层309 可具有例如上文关于图3A所讨论的那些属性和特性。外部层331可包括材料举例来说，例如含碳材料(诸如类金刚石碳(DLC))、磁材料、分子材料、以及氧化物诸如氧化钽。可以找到用于可选外部层的材料的相关具体细节，例如2014年6月24日提交的名称为“包括阻气层的设备”的申请号为14/313,611的美国专利申请中，通过引用将其全部公开内容包括在内。
图3C描述了设备350的空气轴承表面(ABS)的俯视图。设备350可包括磁结构355和磁写入器351。磁写入器351可具有诸如上文所述的细节。磁结构355可包括磁读取器、返回极、或其某些组合。在一些实施例中，磁写入器351还可包括NFT，例如上文所述的那些。该设备还包括覆层。该覆层被放置为至少覆盖包含在磁写入器中的NFT。在一些实施例中，覆层可被放置为不仅覆盖磁写入器的NFT(即，整个磁写入器、磁读取器的某部分、或两者)。覆层可为被放置为覆盖设备的空气轴承表面上的NFT的至少一部分的连续层、或非连续层。在一些实施例中，公开的覆层被配置在整个磁写入器结构(包括NFT)上，以及磁读取器的至少某部分。在一些实施例中，覆层还可包括连续区域以及非连续区域；这里描述的这种覆层为非连续的。
这里公开的层，包括内层、外层以及可选的外部层可使用已知方法形成，包括，例如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、以及原子层沉积(ALD)。在一些实施例中，内层、外层、可选的外部层、或其任意组合可使用ALD形成，举例来说。在一些实施例中，公开的设备中包含的至少一些层可具有低的光学吸收性(例如，k0.001)。在一些实施例中，至少内层具有低的光学吸收性。在一些实施例中，这种低的光学吸收材料可使用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、和/或原子层沉积(ALD)形成。在一些实施例中，使用ALD形成的外层具有令人满意的稠密和不透水性。
公开的设备可提供有利的属性，特别是在HAMR的高温、高湿度、以及高氧化环境中。这种设备可提供最小的光学吸收性、低透气性(例如，H₂O、O₂、或两者)、以及覆层和NFT之间的强粘附性。在实际使用中通过减少HAMR环境的腐蚀效果以及减少NFT衰退的可能性，这种属性可为HAMR驱动器提供延长的寿命。
除非特别指出，这里使用的所有科学和技术术语具有本领域通用的含义。这里提供的定义用于帮助理解这里频繁使用的某些术语而且并不意在限制本公 开的范围。
正如在此说明书和附加的权利要求中所使用的，“顶”和“底”(或其他术语例如“上”和“下”)被严格用于相对描述而且并不意味着所描述的元素位于物品的任何总体方向。
正如在此说明书和附加的权利要求中所使用的，单数形式“一种”、“一个”、以及“该”包括具有多个所指物的实施例，除非该内容清楚地表示其他含义。
正如在此说明书和附加的权利要求中所使用的，术语“或”一般用于包含“和/或”的其含义中，除非该内容清楚地表示其他含义。术语“和/或”是指所列出的元素的一个或全部或者所列出的元素的任意两个或多个的组合。
正如这里所使用的，“具有”、“具备”、“包括”、“包含”、“由……组成”等被用作它们的开放式含义，并且一般是指“包括，但并不限于”。应当理解，“基本组成为”、“组成为”等被归类为“包括”等。例如，“包括”银的导电线路可能是“组成为”银或“基本组成为”银的导电线路。
正如这里所使用的，“基本组成为”，由于它涉及组成、装置、系统、方法等，意味着该组成、装置、系统、方法等的组件被限制为枚举的组件以及并不从材料上影响该组成、装置、系统、方法等的基本和创新特性的任何其他组件。
词“优选的”和“优选地”表示在某些环境下可能提供某些好处的实施例。然而，在同样或其他环境下，其他实施例也可能是优选的。此外，一个或多个优选实施例的列举并不意味着其他实施例是无用的，并且并不意欲将其他实施例从包括权利要求的本公开的范围内排除。
同样的，在这里通过端点对于数值范围的列举包括归于该范围内的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等，或者10或更少包括10、9.4、7.6、5、4.3、2.9、1.62、0.3等)。当数值范围为“高达”某特定值时，该值被包含在该范围内。
在上文的描述以及下面的权利要求中使用“第一”、“第二”等并不意欲必须表示出现了列举数量的对象。例如，“第二”基底仅意在与另一灌输设备(例如“第一”基底)进行区分。在上文的描述和下面的权利要求中使用“第一”、“第二”等也并不必须意欲表示一个比另一个出现的时间更早。
由此可见，公开了包括覆层的磁设备的实施例。上文描述的实施方式和其他实施方式处于所附权利要求的范围内。本领域技术人员将理解，本公开可使 用除已公开的那些以外的实施例进行实施。提出已公开实施例的目的在于说明而并非限制。