用于能量辅助磁记录的干涉近场换能器的制造方法
【专利说明】用于能量辅助磁记录的干涉近场换能器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在2014年6月10日提交的美国临时专利申请第62/010，038号的权益，该申请的全部内容通过引用明确合并于此。
【背景技术】
[0003]高密度存储盘被配置有为存储提供所需数据稳定性的多层材料。当向磁盘写入时，介质的磁特性需要软化以改变比特/位(bit)状态。能量辅助磁记录(EAMR)装置或热辅助磁记录(HAMR)技术提供当在磁存储盘上写入时聚焦在纳米大小的位区域上的热量，这实现磁软化。光波导引导光从激光二极管到近场换能器(NFT)。NFT将在写入操作期间加热磁存储盘的光能量聚焦至目标记录区域上的小点。NFT的低效率可能对激光二极管的功率分配和EAMR/HAMR系统的使用寿命有负面影响。较高的NFT效率允许较低的激光器功率需求，减轻EAMR/HAMR系统对激光源的总体光学功率的需求，并引起EAMR/HAMR磁头的寄生加热的较低功率，从而产生改进的可靠性。
【附图说明】
[0004]现在将参考附图通过举例的方式而非限制的方式在具体实施例中展示本发明的各方面，在附图中:
[0005]图1示出示例性硬盘驱动器的示意图；
[0006]图2示出通过两个传播表面等离子体极化激元(polariton)元件形成的近场换能器的示例性实施例的示意图；
[0007]图3示出具有两个传播表面等离子体极化激元元件和等离子金属帽的近场换能器的示例性实施例的示意图。
[0008]图4示出使用三个传播表面等离子体极化激元元件形成的近场换能器的示例性实施例的不意图；以及
[0009]图5示出使用多个传播表面等离子体极化激元元件形成的近场换能器的示例性实施例的示意图，其中所述多个传播表面等离子体极化激元元件在数量上与多个对应的波导芯不相等。
【具体实施方式】
[0010]在下面关于附图阐述的详细描述旨在作为各种示例性实施例的描述，并且不旨在代表可实践的唯一实施例。详细描述包括用于提供实施例的透彻理解的具体细节。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在一些实例中，众所周知的结构和部件以框图形式示出以便避免混淆实施例的概念。缩写词和其他描述性术语可以仅为了方便和清晰而使用，并且不旨在限制实施例的范围。
[0011]在附图中示出的各种示例性实施例可以不按比例绘制。相反，为清晰起见，各种特征的尺寸可能被放大或缩小。另外，为清晰起见，某些附图可能被简化。因此，附图可以不描绘给定设备的所有部件。
[0012]将在本文中参考附图描述各种实施例，附图是理想化配置的示意性图示。就此而言，例如由于制造技术和/或公差引起的图示形状的变化是可以预期的。因此，在整个公开中所展示的不同实施例不应被解释为局限于在本文中示出和描述的元件的具体形状，而是包括例如由制造所产生的形状偏差。举例来说，图示或描述为在其边缘处具有圆形或弯曲特征的元件可以改为具有直边缘。因此，在附图中示出的元件实质上是示意性的，并且它们的形状并非旨在说明元件的精确形状，并且不旨在限制所描述实施例的范围。
[0013]词语“示例性”在本文中用来意指用作示例、实例或图示。在本文中描述为“示例性”的任何实施例不必解释为是优选的或优于其他实施例。同样，设备或方法的术语“实施例”不要求所有的实施例都包括所描述的部件、结构、特征、功能、过程、优点、益处或操作模式。
[0014]如本文中所用，在数值之前的术语“约/大约”意指在所提供数值的工程容差内。
[0015]在以下【具体实施方式】中，将在用于在磁存储盘上进行热辅助磁记录的波导与近场换能器之间的分界面的背景下展示本发明的各方面。
[0016]图1示出硬盘驱动器111，其包括磁盘驱动器基座114、至少一个可旋转存储盘113 (例如，磁盘、磁光盘)以及附接到基座114用于使磁盘113旋转的主轴电机116。主轴电机116通常包括旋转轮毂(hub)、附接于该轮毂的磁体以及定子，一个或多个磁盘113可以安装并夹紧在该轮毂上。至少一个悬臂108支撑至少一个磁头万向节组件(HGA)112，该HGA保持滑块以及写入器读出器磁头的磁头组件。斜坡组件100被固定到基座114，并提供用于当HGA 112停放时(即当写入器和读取器磁头空闲时)悬臂108的尖端所搁置的表面。在磁盘驱动器111的记录操作期间，悬臂108在枢轴117处旋转，从而脱离斜坡组件100，并将HGA 112的位置移到正在旋转的存储盘113上的预期信息磁道上。在记录期间，滑块由HGA 112通过面向正在旋转的存储盘113的滑块的空气支承面来悬浮，从而允许写入器磁头在磁性上改变存储位的状态。对于热辅助磁记录，在空气支承面上的近场换能器(NFT)可以耦合来自波导的光能，以在正在旋转的存储盘113上产生加热点，从而在磁性上软化位空间。
[0017]图2示出NFT 200的示例性实施例的示意图，其中NFT 200被布置在承载磁头组件的滑块的空气支承面(ABS)210处。ABS 210是面向存储盘113的滑块表面。当滑块在存储盘113上方飞越时，气垫维持在滑块与磁盘113之间。如图所示，两个介电波导(WG)芯211、212被布置为分别携带光能到朝向共同目标的NFT 200。光能可以通过可由分光器(未示出)分成两半的普通激光二极管光源(未示出)生成。为了相长干涉和到存储盘113的最大能量发射，介电波导芯211、212可以具有相等的长度以确保在ABS 210处的组合能量波基本上处于相位对准。另选地，介电波导芯211、212可以具有不相等的长度，使得入射能量波可以在ABS 210处具有优化相长干涉和最大能量幅值的特别相位差。两个波导芯211、212是基本线性的，并且以在0度与180度之间(例如，如图2所示约90度)的内角会聚于接近ABS 210的接头/接合处(junct1n)。波导芯211、212的介电材料可以是例如Ta205。
[0018]如图2所示，等离子体金属脊元件201、202可以在沿着波导芯表面的中心的纵向方向上布置在每个波导芯211、212上面。来自接近等离子体金属脊元件201、202的介电波导芯211、212的光能向沿着等离子体金属脊元201、202的表面朝向ABS 210的传播表面等离子体极化激元(PSPP)赋能。因此，每个等离子体金属脊元件201、202可以起到PSPP元件的作用。等离子体金属脊元件201、202的材料可以是例如金合金。可以用于形成金属脊元件201、202的等离子体金属的其他示例包括银或铜合金。如截面图所示，在等离子体金属脊元件201、202与介电波导芯211、212之间可以存在间隙(例如，约20nm)。另选地，该间隙可以被省略，并且等离子体金属脊元件201、202或等离子体金属脊元件201、202的至少一部分可以直接接触介电波导芯211、212。两个介电波导芯211、212和包括两个等离子体金属脊元件201、202的整个NFT 200可以用二氧化硅材料来密封。因此，等离子体金属脊元件201、202可以悬浮在波导敷层和/或滑块衬底材料内的介电波导芯211、212上方。
[0019]等离子体金属脊元件201、202可以如图2所示被配置为会聚在介电波导芯211、212的接头上面的接合处。等离子体金属脊元件201、202的接头可以出现在公共平面上，或者可以通过一个元件重叠在另一元件上面来形成。如图所示，单个金属脊延伸件203可以形成并配置为垂直于ABS 210，并从等离子体金属脊元件201、202的接头延伸。这个延伸件203可以提供用于在ABS 210处的NFT 200能量输出的聚焦点，以便加热用于记录数据的目标位空间。例如，延伸件203的终点可以起到NFT 200能量输出的发射器的作用。另选地，延伸件203可以被省略，并且等离子体金属脊元件201、202的接头可以在ABS 210处形成。例如，NFT能量输出发射器可以通过在ABS 210处的裸露金属脊接头在ABS 210处形成，最大能量从该接头通过气垫传播并传播到存储盘113的表面上。发射器的物理尺寸(即，等离子体金属脊元件201、202或延伸件203的裸露接头的宽度)可以大致相当于在磁盘113表面上的聚焦加热点的大小。加热点的目标大小取决于滑块在磁道上面飞越时的磁道大小，其可以是例如约10-70nm宽。加热点的大小也取决于ABS 210与磁盘113之间的距离。加热点的聚焦可以通过最小化所述间隙来优化。等离子体金属脊元件201、202的宽度也可以明显小于介电波导芯的宽度(例如，300-500nm)。此外，金属脊元件201、202的高度可以是例如约10-70nmo
[0020]与垂直于ABS 210布置并由波导系统中的公用总输入功率驱动的单个PSPP元件的配置相比，如图2所示的两个PSPP元件配置可以提供约两倍的电场幅值。由两个PSPP元件201、202产生的相长干涉允许提高来自激光二极管源的能量输送效率，这转变为EAMR/HAMR装置的更长使用寿命。为了优化两个PSPP元件配置的效率，每个PSPP元件201、202被配置有长度L，该长度L是从介电波导芯到PSPP元件201、202的耦合长度Lc的整数倍(例如，对于1200nm的Lc，PSPP元件的长度应当是约a(1200nm)，其中a是整数值)。由于PSPP元件201、202具有约等于aLc的长度L，确保了从最大能量传递从ABS 210处的PSPP元件201、202传播。如果PSPP元件201、202的长度偏离aLc，至介电波导芯211、212的某些能量波可能会丢失。
[0021]NFT 200不