磁性存储装置制造方法
【专利摘要】磁性存储装置的写入头包含写入尖端，写入尖端包括磁性材料；写入脉冲发生器，写入脉冲发生器经配置以产生包括在磁性存储装置与写入尖端之间的变化的偏压的写入脉冲信号。写入脉冲信号包括一个或多个写入脉冲，写入脉冲有效地使电子从写入尖端隧穿到磁性存储装置中。数据流发生器经配置以向写入尖端提供数据流信号，其中数据流信号可操作以将电子中的自旋极性从第一极性改变成第二极性。
【专利说明】磁性存储装置
[0001] 本申请案主张2011年12月5日提交的第61/566,885号美国临时专利申请案的 优先权并且以全文引用的方式并入本文中。
【技术领域】
[0002] 本发明涉及磁性存储装置，并且更确切地说涉及对用于向磁性存储媒体写入数据 的电子穿隧（tunnel)的使用。
【背景技术】
[0003] 磁性存储装置是信息技术工业的关键环节。早期的磁带驱动器以及硬盘驱动器是 磁性存储装置的实例。对于硬盘驱动器，由于将第一磁盘驱动器应用到数据存储上，因此磁 性媒体上写入的数据位的数据密度已经增加了超过两百万倍。此外，与用于磁盘驱动器中 的读取/写入头相关联的读取/写入数据速率也不断改进。尽管读取头可以按比例缩放到 越来越小的感测区域，但写入头技术正变得难以继续小型化。
[0004] 常规的写入头包含包裹在线圈中的一块铁氧体。为了写入数据，对线圈通电并且 在写入头与磁性媒体之间的间隙中形成强磁场。所产生的磁场使磁性媒体的一部分磁化。 为了读取数据，读取头被定位在磁化部分的上方并且将磁场转化成电流。尽管有效，但常规 的写入头限制了磁性媒体上的写入数据位的数据密度。举例来说，随着下方部分的大小变 得越来越小，仅使磁性媒体的所需部分磁化而不会无意地影响相邻部分变得越来越困难。 常规的写入头还具有用于实现磁场需求的铁氧体的复杂形状。
[0005] 经探索用于写入头改进的一个额外区域是热辅助磁记录（heat assisted magnetic recording，HAMR)。HAMR使用激光热辅助以首先加热磁性媒体来以磁性方式将 数据记录在磁性媒体上。在具有硬盘驱动器的情况下，由于激光器以及等离子体波导近场 换能器的集成，HAMR需要显著增加写入头的复杂性，以便在非常短的时间内将以高速（约 20m/s)行进的磁性媒体盘的非常小的区域[在所述磁性媒体盘上约20纳米（nm)]加热到 约400°C的相对较高的温度。实现所需的温度梯度以允许写入足够小的区域是极其困难的。 因此，需要一种克服上述不足以及缺点的写入头设备和方法。
【发明内容】
[0006] 实施例涉及用于在磁性存储装置中执行写入以及读取操作的设备和方法。在一个 实施例中，磁性存储装置的写入头包含包括磁性材料的写入尖端。写入头进一步包含写入 脉冲发生器，所述写入脉冲发生器经配置以产生包括磁性存储装置与写入尖端之间的变化 的偏压的写入脉冲信号，其中所述写入脉冲信号有效地使电子从写入尖端隧穿到磁性存储 装置中；以及数据流发生器，所述数据流发生器经配置以向写入尖端提供数据流信号，其中 所述数据流信号可操作以将电子中的自旋极性从第一极性改变成第二极性。
[0007] 在另一实施例中，一种将数据记录在磁性存储装置中的方法包含产生包括待施加 到磁性存储装置上的变化电压的写入脉冲信号，其中所述写入脉冲信号有效地向磁性存储 装置提供隧穿电子；提供可操作以将隧穿电子中的自旋极性从第一时间段期间的第一极性 改变成第二时间段期间的第二极性的数据流信号；以及使写入脉冲信号和数据流信号同 步，其中当电子在用于写入"零"位的一个或多个第一写入操作期间具有第一极性时，所述 写入脉冲信号的偏压有效地使电子隧穿，并且其中当电子在用于写入"一"位的一个或多个 第二写入操作期间具有第二极性时，写入脉冲信号的偏压有效地使电子隧穿。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1是硬盘驱动器的示意图；
[0009] 图2a是可以与图1的硬盘驱动器一起使用的一个写入头实施例的示意图；
[0010] 图2b是可以与图1的硬盘驱动器一起使用的另一写入头实施例的示意图；
[0011] 图3a是可以与图1的硬盘驱动器一起使用的另一写入头实施例的示意图；
[0012] 图3b图示了可以通过图3a的实施例产生的示例性信号；
[0013] 图3c图示了图3b的示例性信号的细节；
[0014] 图4a到4c是进一步图示了图2a和图3a的写入头实施例的操作的电子穿隧的示 意图；
[0015] 图5描绘了读取头的实施例；以及
[0016] 图6a到6c描绘了使用图5的实施例来读取硬盘驱动器的一个实施例。
【具体实施方式】
[0017] 现在将参考附图在下文中更加完整地描述本发明，在所述附图中示出了本发明的 实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来体现，并且不应解释为限于本文所陈述的实 施例。相反，提供这些实施例以使本发明全面且完整，并且这些实施例将把本发明的范围完 整地传达给所属领域的技术人员。在图式中，相同标号始终指代相同元件。
[0018] 当前实施例大体上涉及磁性存储装置以及用于将数据存储在磁性存储媒体中的 技术。确切地说，当前实施例与硬盘驱动器以及包括硬盘驱动器内的磁性存储媒体的磁性 数据盘相关。转向图1，图示了硬盘驱动器100的示意图。硬盘驱动器100在示出的笛卡耳 坐标系（cartesian coordinate system)的X-Y平面中以平面图来图不。硬盘驱动器100 包含基底102以及部分切除示出的盖子104。基底102以及盖子104结合在一起以形成硬 盘驱动器100的外壳106。硬盘驱动器100包含本文中被称作磁性数据盘108的一个或多 个可旋转磁性媒体。磁性数据盘108可以将信息储存为以磁性方式定向的区域，所述区域 各自可以表示单个位。尽管仅图示了一个磁性数据盘108,但可能存在多个磁盘。磁性数据 盘108耦合到心轴114上，所述心轴114操作以使磁性数据盘108围绕中心轴线旋转。致 动器臂110包含与本发明的当前实施例一致的读取/写入头112。致动器臂110将读取/ 写入头112定位在磁性数据盘108之上的所需位置处。
[0019] 有利地，与本发明一致的读取/写入头112包含至少一个写入头，所述写入头产 生用于电子隧穿到磁性数据盘108的离散区域的电子。离散区域各自表示一个数据位，其 中一个磁性定向表示"0"并且大体上相反的磁性定向表示"1"。读取/写入头112还可以 包含读取头，所述读取头能够检测离散磁性区域的磁场以区分表示"〇"的磁性定向与表示 "1"的磁性定向。
[0020] 图2a是图示了包含与本发明一致的写入头202的写入头组合件200的示意图。一 般来说，写入头202提供用于电子隧穿到磁性数据盘108的离散区域（下文被称作"磁性区 域"）的电子。写入头可以包含写入部件203,所述写入部件203包含写入尖端205。写入 尖端205可以是与原子力显微镜处的尖点略微类似的尖点。在一些实例中，写入尖端205 可以根据用于形成探针的已知技术形成，所述探针例如原子力显微镜探针、扫描隧穿探针、 磁力显微镜探针、或类似探针（本文中共同地称为"扫描探针"）。一般来说，写入头202经 配置以通过提供隧穿电子将数据写入到磁性数据盘108中，所述隧穿电子在将信息位写入 到磁性数据盘108中的区域中的每一个写入操作期间具有较高程度的极化。
[0021] 在各种实施例中，写入头202经配置以执行将信息垂直记录到磁性数据盘108中， 其中磁性区域214到226的磁化方向垂直于磁性数据盘108的表面207。如下文详述，在写 入操作期间，单自旋极性的电子可以通过写入轴203产生，所述写入轴203在写入尖端205 的区域中退出并且隧穿到磁性数据盘108中。如本文中所使用的术语"自旋极性"指代电 子的量子机械自旋的意义，所述意义可以被称为"自旋向上"或"自旋向下"，或者简单地"向 上"或"向下"。当给定自旋极性的足够电子隧穿到磁性数据盘108的局部区域中时，该局 部区域可以根据隧穿电子的自旋对准。因此，与本发明的各个实施例一致，在用于产生单个 位的单个写入操作中，写入尖端205可以被充分磁化，使得从写入头202隧穿到磁性数据盘 108中的大部分电子具有相同的自旋。
[0022] 在一些实例中，写入尖端205具有可以通过半径描述的弯曲表面。在一些实例中， 写入尖端205的半径尺寸可以在一纳米与三十纳米之间。写入尖端205的半径尺寸可以 (例如）根据与待写入位对应的磁性区域的尺寸来设计。尽管在图2a中未描绘，但写入头 组合件200可以包含用于扫描探针中以将写入尖端205对准在表面207上方的常规组件。 例如，写入头组合件200可以包含用于将写入尖端205与表面207之间的间隔维持在所需 距离的压电或其他组件，所述距离通常可以为约一纳米或更小。
[0023] 如图2a中进一步示出，写入头组合件200包含数据流发生器208,所述数据流发 生器208经配置以向表示待写入的所需位流的写入线圈206提供数据流信号（下文关于图 3b、3c详述）。写入头组合件200还包含写入脉冲发生器210。如图2的实施例中所示，写 入头组合件200可以包含电耦合在写入部件203与磁性数据盘108之间的电源212。尽管 未明确示出，但写入头组合件200还可以包含接近写入线圈206的旁轭以向由写入部件203 产生的磁场提供返回路径。
[0024] 图2b提供了写入头组合件200的一个实施例的细节，其中写入头250包含旁轭 204,所述旁轭204经调适以具有缠绕旁轭204的至少一部分的写入线圈252。如图所示，在 此实施例中，旁轭204包含臂207,写入线圈206缠绕所述臂207。写入尖端205设置在写 入部件203的远端上。在操作中，数据流发生器208向写入线圈206提供表示待写入的所 需位流（例如"0"和"1"的二进制字符串）的数据流信号。写入脉冲发生器210提供了足 以将电子230从写入尖端205隧穿到磁性数据盘108的下方磁性区域（例如，磁域区域） 中的写入偏压信号。一系列短电流爆发将电子230从写入尖端205隧穿到在写入尖端205 正下方的磁性数据盘108中的磁性区域中。这些电子230的自旋极性（在图2a和2b中图 示为第一或"向上"极性）可以通过写入尖端205的磁化方向来确定。这转而可以受到由 数据流发生器208提供给写入线圈206的数据流信号的控制。
[0025] 与自旋磁性数据盘108的良好电接触是必需的，以便确保写入脉冲发生器210提 供用于从写入尖端205电子隧穿到下方磁性区域214、216、218、220、222、224、226中的一者 中的足够电压。良好电接触可以利用通过磁性数据盘108的支撑轴承（未图示）进行的欧 姆接触来进行。磁性数据盘108可以由玻璃制出，但通常具有制成足够好的导体的金属涂 层。替代地，良好电接触使得我的制作用电容耦合（非接触）来进行，因为写入脉冲频率可 能较高（例如，大于10MHz)并且因此所需的电容可能较小。
[0026] 在图2a和2b中大体上图示的实施例中，磁性区域214到226可以构成通过区域 228彼此隔离的小磁性区域。在一些实施例中，区域228可以是非磁性区域，例如绝缘体。 还参考图1，在写入操作期间，磁盘108可以相对于写入尖端205沿着路径232移动以对磁 性区域214到226中的一者或多者执行一系列写入操作。当写入尖端105接近给定磁性区 域（例如磁性区域214)时，可以产生写入脉冲以及数据流信号以将信息写入到该域中。如 在图1的平面视图中观察，路径232在图示的X-Y平面内界定了弧线。如在在X-Z平面中示 出了磁性数据盘108的透视图的图2a和2b中观察，路径232在图中所展现的一个短距离 上可以近似为直线。在其中磁性区域214到226的宽度W是约lnm到100nm的实施例中， 相邻特征之间的距离可以是相似的值。在写入期间，对于在每分钟数千转（rpm)范围中的 磁性数据盘108的示例性旋转速度，在一些实施例中单独的写入操作的持续时间可以为约 一纳秒到数十纳秒。相同的持续时间适用于写入操作之间的时间间隔。
[0027] 转向图3a，图示了可以用作图1的硬盘驱动器100的读取/写入头112的读取/ 写入头312的示意图。读取/写入头312包含写入头302以及读取头305,所述读取头305 可以是巨磁阻（giant magnetoresistance，GMR)头。与图2b的写入头250类似的写入头 302的组件以类似方式进行标记并且因此省略了任何重复的说明。在图3a的实施例中，自 旋磁性数据盘108可以包含多个磁性结构354,所述磁性结构354设置在磁性软底层356周 围。类似于图2a的实施例，磁性结构354的宽度以及相邻位之间的间隔可以是约一纳米到 约三十纳米。使用由写入脉冲发生器210以及数据流发生器208产生的信号的组合来执行 向磁性结构354写入信息。
[0028] 如图3b中所示，写入脉冲发生器210可操作以输出表示电压波形的写入偏压信号 352。写入脉冲发生器210的输出端耦合到旁轭204上，而" + "输出端耦合到自旋磁性 数据盘108上。从写入脉冲发生器210的" + "输出端起的良好电接触可以利用与磁性数据 盘108的导电部分（例如，金属涂层）的欧姆接触来进行。替代地，良好电接触可以使用从 写入脉冲发生器210的" + "输出端到磁性数据盘108的电容耦合（非接触）来进行，因为 写入脉冲频率可能较高（例如，大于10MHz)并且因此所需的电容可能较小。
[0029] 如图3b中进一步示出，数据流发生器208可操作以输出数据流信号350,所述数据 流信号350可以在时间上与写入偏压信号352重叠。转向图3c，示出了写入偏压信号352 以及数据流信号350的更多细节。写入偏压信号352包括一组脉冲360,当写入头302定位 成与磁性数据盘308适当分开时，在所述组脉冲中，电压电平增加到在使电子从写入头302 隧穿到磁性数据盘308上有效的值。脉冲360以时间间隔362分开，在所述时间间隔中，电 压电平使得在写入头302与磁性数据盘308之间不发生隧穿或隧穿减少。数据流信号350 含有在第一方向上的一系列脉冲364以及在第二方向上的一系列脉冲366。因此，脉冲可 以表示在用于使写入头302磁化的线圈中的电流方向。因此，脉冲364可以表示在" + "方 向上的电流脉冲，而脉冲366表示在方向上的电流脉冲。应注意，在此背景下仅为方便 起见而使用约定" + "以及以便指示在两个相反的方向上行进的电流。以此方式，脉冲 364、366可以产生改变在写入头302的尖端处的磁化方向的脉冲，使得从写入头302的尖端 隧穿的电子在脉冲364期间呈现第一极化并且在脉冲366期间呈现与第一极化相反的第二 极化。
[0030] 因此，在操作中，在将所需数据写入到磁性数据盘108期间，数据流发生器208向 写入线圈206提供数据流信号350,所述数据流信号350表示与用于写入的所需数据对应 的位流（例如，"0"和" 1"的二进制字符串）。如上文所提到，写入脉冲发生器210在旁轭 204与自旋磁性数据盘108之间提供了足够电压的写入偏压（电压）信号352,以使电子从 写入尖端205隧穿到下方磁性结构354,同时磁性数据盘108相对于写入头302沿着路径 232移动。在写入操作期间，写入尖端205可以被磁化至接近饱和，使得隧穿至下方磁性结 构354的电子具有较高极化。与当前实施例一致，磁性软底层356以及旁轭204有助于实 现此种场要求。
[0031] 在图3a到3c中具体描绘的写入过程情境中，在跨越时间?\到1~3之间的持续时间 的时间段上，将信息写入磁性数据盘108中。在此时间期间，磁性数据盘108相对于写入头 302沿着路径232行进。信息可以在磁性结构354位于写入头302下方时被写入到所述磁 性结构的给定磁性结构中。因此，在时刻?\处，信息可以被写入到磁性结构372中，而在时 刻Τ 3处，信息可以被写入到磁性结构380中。图3a中具体描绘的布置对应于图3b中示出 的在时刻1~2处写入头302的位置。在这种情况下，写入头302接近磁性结构382。如图3a 和3b中示出，信息被写入到磁性结构的每一个磁性结构中，其中无阴影的磁性结构表示第 一逻辑状态并且有阴影的磁性结构表示第二逻辑状态。
[0032] 当写入头将信息写入到磁性结构370中时，数据流信号350对应于脉冲366。同 时，当写入尖端205位于磁性结构370上方时，写入偏压信号352处于"高"状态以提供足够 的电压以发生从写入尖端205到磁性结构370的电子隧穿。如所提到，隧穿电子的自旋极 化取决于写入尖端205的磁化方向，所述磁化方向由数据流信号350控制。对于磁性结构 370,在数据流信号350的写入期间出现的数据流信号350的脉冲366 (见图3c)表示第一 自旋极化。在用于将信息写入到磁性结构372中的写入操作期间，磁性结构372还经受脉 冲366。随后的磁性结构374的自旋极化经反转以提供与"1"逻辑状态相关联的自旋极化。 这通过在将信息写入到磁性结构374期间使磁性结构374经受数据流信号350的脉冲364 来实现。磁性结构354的每一个磁性结构随后经受写入操作，其中写入偏压信号352的脉 冲360与数据流信号350的脉冲364同时产生以将逻辑"1"写入到该磁性结构中（参见， 例如，磁性结构378)，或与脉冲366同时产生以将逻辑"0"写入到该磁性结构中（参见，例 如，磁性结构376)。为了使数据流信号350与写入偏压信号352恰当地对准，写入头组合件 200配备有同步组件260。同步组件260可以构成耦合到数据流发生器208以及写入脉冲 发生器210两者上的电路，使得由写入脉冲发生器210产生的波形的高偏压脉冲的时间段 与数据流发生器208的波形的脉冲对准，例如如图3c中所图示。
[0033] 除使数据流信号350和写入偏压信号352中的脉冲的时序对准之外，同步组件260 还可以使磁性数据盘108的位置与数据流信号350以及写入偏压信号352对准，使得在脉 冲360期间磁性结构设置在写入尖端205下方。以此方式，通过写入尖端205产生的自旋 极化电子更加可能隧穿到待写入的所需磁性结构中。
[0034] 应注意，在图3a到3c的实例中，将信息写入到磁性结构354中的每一个磁性结构 中。然而，在一些情况下，信息不需要被写入到磁性结构354中的每一个磁性结构中。例如， 当写入尖端205在给定磁性结构上经过时，写入偏压信号352可以维持在时间间隔362的 电压电平处，对于所述给定磁性结构将不写入信息。
[0035] 转向图4a到4c，示出了随时间推移写入尖端205以及一个磁性结构370的分解 视图。确切地说，图4a到4c中图示的进程表示与当前实施例一致的数据写入操作的应用 的一个实例。在图4a中图示的情境中，从写入尖端205发出的电子430的自旋极化处于第 一或"向上"状态。当前存在于磁性结构370中的电子432的自旋极化具有第二大体上相 反或"向下"的极性。然而，图4a的情境可以对应于在图3b中示出的时刻?\处数据流信号 350以及写入偏压信号352的状态。如上文所提到，数据流信号350提供脉冲366以提供在 写入尖端205内的电子的第一极化，所述第一极化可以对应于"向上"状态。同时，写入偏 压信号352的脉冲360在写入尖端205与磁性数据盘108之间提供足够的电压差，使得在 写入尖端205的边缘处的电子230可以在电流方向440上从写入尖端205隧穿到磁性结构 370 中。
[0036] 图4b图示了在图4a中示出的情形之后的时刻处的情形。随着隧穿电子，即电子 430继续轰击磁性结构370,具有"向上"极性的电子430开始在磁性结构370的上部区域 中累积并且将"向下"极性电子，即电子432推出。最终，如图4c中所图示，由通过写入尖 端205产生的电子产生的"向上"电子，即电子430可能数目超过初始"向下"电子，即电子 432。此外，当足够的"向上"电子填充磁性结构370时，任何初始"向下"电子可以将其极 化状态翻转成"向上"。这通过图4c中的剩余电子432来图示，所述剩余电子的极化状态现 在是"向上"。
[0037] 尽管读取头305在图3中图示为约定GMR读取头，但在其他实施例中，读取头可以 配备有具有类似于写入尖端205的尖点的读取尖端。这通过使用自旋极化电子从磁性数据 结构中的隧穿而促进从磁性数据盘读取数据的能力，其中每一个磁性数据结构可以表示单 个信息位。在自旋极化电子从磁性数据盘中待读取的位隧穿到读取头之后，自旋极化电子 就可以在读取头中产生信号，所述信号以常规方式进行读取以便确定被读取的磁性结构的 极性，以及由此位的逻辑状态。
[0038] 来自图案化磁性结构的自旋极化电子可以隧穿到读取头的感测体积中。这将需要 反转写入脉冲发生器210的极性以产生"读取脉冲"。图5描绘了与其他实施例一致的读取 头组合件500的一个实施例，其中磁性数据盘108的读取通过电子隧穿来执行。在示出的 实例中，读取头502包含读取尖端504,所述读取尖端的形状和大小类似于上文所描述的写 入尖端205的形状和大小。确切地说，读取尖端504经配置以吸引可以从磁性数据盘108 中隧穿的电子。在图5的情境下，当读取脉冲发生器508产生在磁性数据盘与读取尖端504 之间建立足够的偏压的电压脉冲时，自旋极化电子506从磁性区域214中隧穿。在自旋极 化电子506填充读取尖端504之后，自旋极化电子506的极化随后就通过数据读取器510 确定，所述数据读取器510可以根据常规的技术确定读取尖端504的磁化方向。以此方式， 确定了磁性结构的逻辑状态。
[0039] 图6a描绘了用于使用图5的读取头组合件500读取磁性数据盘108的一部分的 情境的细节。在图6a中，读取尖端504设置在包含电子614的磁性结构604上，所述电子 在对应于第一逻辑状态的自旋"向上"状态中极化。电子614在电流方向620上隧穿到读 取尖端504中并且可以通过数据读取器520读取以确定在一个实例中磁性结构604处于逻 辑"1"。在图6b中，读取尖端504设置在包含电子616的磁性结构606上，所述电子在对应 于第二逻辑状态的自旋"向下"状态中极化。电子616隧穿到读取尖端504中并且可以通 过数据读取器520读取以确定在一个实例中磁性结构606处于逻辑"0"。在图6c中，读取 尖端504设置在包含电子618的磁性结构608上，所述电子在对应于第一逻辑状态的自旋 "向上"状态中极化。电子618隧穿到读取尖端504中并且可以通过数据读取器520读取以 确定在一个实例中磁性结构608处于逻辑"1"。
[0040] 利用电子的极性自旋的隧穿电子的概念可以被称作自旋电子学。因此已经提供了 具有写入头的自旋电子学硬盘驱动器，所述写入头使用电子隧穿来将自旋极化隧穿电流传 导到自旋磁性媒体磁盘等磁性媒体的下方部分。与使用磁场来改变磁性媒体的下方部分的 磁性特性的常规写入头相比，电子隧穿的使用可以经有效地控制以影响磁性媒体或磁域的 较小区域，因为电子可以特别地从写入尖端引导入。这促进了受影响的下方磁性区域或结 构的大小减少，以便进一步促进磁盘驱动器的更高的数据密度存储以及继续的小型化。随 着磁域或用于存储数据的位的结构的大小继续缩小，必需实现磁化变化的隧穿电子的数目 也将减小。因此，写入脉冲信号的振幅也可以减小。此外，可以避免使用磁场的常规写入头 的复杂写入头形状。
[0041] 本发明的范围不应受本文中所描述的具体实施例限制。实际上，所属领域的一般 技术人员根据以上描述和附图将明白除本文中所描述的那些实施例和修改外的本发明的 其他各种实施例和对本发明的修改。因此，此类其他实施例和修改意图落入本发明的范围 内。此外，尽管已出于特定目的而在本文中在特定环境中的特定实施方案的背景中描述了 本发明，但所属领域的一般技术人员将认识到，本发明的效用不限于此，并且可以为了任何 数目的目的在任何数目的环境中有利地实施本发明。
【权利要求】
1. 一种用于磁性存储装置的写入头，其特征在于包括： 写入尖端，所述写入尖端包括磁性材料； 写入脉冲发生器，所述写入脉冲发生器经配置以产生包括在所述磁性存储装置与所述 写入尖端之间的变化的偏压的写入脉冲信号，所述写入脉冲信号包含使电子有效地从所述 写入尖端隧穿到所述磁性存储装置中的一个或多个写入脉冲；以及 数据流发生器，所述数据流发生器经配置以向所述写入尖端提供数据流信号，所述数 据流信号可操作以将所述电子中的自旋极性从第一极性改变成第二极性。
2. 根据权利要求1所述的写入头，进一步包括： 导电写入部件，所述导电写入部件连接到写入尖端线圈上；以及 写入线圈，所述写入线圈设置成接近所述导电写入部件并且耦合到所述数据流发生器 上，所述数据流信号可操作以将所述写入线圈内的电流方向从第一电流方向改变成与第一 方向相反的第二电流方向。
3. 根据权利要求2所述的写入头，其中所述第一电流方向经配置以在具有第一自旋极 性的所述写入尖端处产生第一电子，并且所述第二电流方向经配置以在具有第二自旋极性 的所述写入尖端处产生第二电子。
4. 根据权利要求1所述的写入头，其中所述写入尖端包括约一纳米到约三十纳米的半 径。
5. 根据权利要求1所述的写入头，其中所述写入脉冲发生器具有电耦合到所述写入尖 端上的第一终端以及电耦合到所述磁性存储装置上的第二终端。
6. 根据权利要求5所述的写入头，其中当所述写入尖端距所述磁性存储装置的表面的 距离在预定距离内时，所述写入脉冲发生器经配置以产生可操作以使所述电子从所述写入 尖端隧穿到所述磁性存储装置中的场。
7. 根据权利要求1所述的写入头，其进一步包括经配置以使所述写入脉冲信号和所述 数据流信号同步以产生一个或多个写入操作的同步组件，其中当所述电子在用于写入"零" 位的一个或多个第一写入操作期间具有所述第一极性时，所述写入脉冲信号的所述偏压有 效地使电子隧穿，并且其中当所述电子在用于写入"一"位的一个或多个第二写入操作期间 具有所述第二极性时，所述写入脉冲信号的所述偏压有效地使电子隧穿。
8. 根据权利要求7所述的写入头，其中所述同步组件进一步经配置以使所述写入脉冲 信号以及所述数据流信号与所述磁性存储装置的驱动信号同步，其中所述写入尖端在相应 的一个或多个第一写入操作期间接近一个或多个第一磁性区域并且在相应的一个或多个 第二写入操作期间接近一个或多个第二磁性区域。
9. 一种用于将数据存储在磁盘中的磁性存储装置，其特征在于包括： 写入尖端，所述写入尖端设置在写入部件的远端上； 写入脉冲发生器，所述写入脉冲发生器经配置以在所述写入尖端与所述磁盘之间提供 写入脉冲信号，所述写入脉冲信号包括可操作以产生从所述写入尖端隧穿到所述磁盘中的 隧穿电子的多个写入脉冲；以及 数据流发生器，所述数据流发生器经配置以向所述写入尖端提供数据流信号，所述数 据流信号可操作以在第一组数据流时间段期间在具有第一自旋极性的所述写入尖端处产 生第一电子，以及在与相应写入时间段一致的第一数据流时间段以及第二数据流时间段期 间在具有第二自旋极性的所述写入尖端处产生第二电子。
10. 根据权利要求9所述的磁性存储装置，进一步包括： 写入线圈，所述写入线圈设置成接近导电写入部件并且耦合到所述数据流发生器上， 所述数据流信号可操作以将所述写入线圈内的电流方向从在第一组写入时间段期间的第 一电流方向改变成在第二组写入时间段期间的与第一方向相反的第二电流方向。
11. 根据权利要求10所述的磁盘驱动器，其中所述第一电流方向经配置以在具有所述 第一自旋极性的所述写入尖端处产生第一电子，并且所述第二电流方向经配置以在具有所 述第二自旋极性的所述写入尖端处产生第二电子。
12. 根据权利要求9所述的磁性存储装置，其中所述写入尖端包括约一纳米到约三十 纳米的半径。
13. 根据权利要求9所述的磁性存储装置，其中当所述写入尖端距所述磁盘的表面的 距离在预定距离内时，所述写入脉冲发生器经配置以产生可操作以使所述隧穿电子从所述 写入尖端隧穿到所述磁盘中的场。
14. 根据权利要求9所述的磁性存储装置，进一步包括经配置以使所述写入脉冲信号、 所述数据流信号、所述磁盘的位置同步的同步组件，其中所述写入尖端在所述相应的一个 或多个第一写入操作期间接近所述磁盘的一个或多个第一磁性区域并且在所述相应的一 个或多个第二写入操作期间接近一个或多个第二磁性区域，所述第一磁性区域包括用于存 储具有第一值的位的区域，并且所述第二磁性区域包括用于存储具有不同于所述第一值的 第二值的位的区域。
15. 根据权利要求9所述的磁性存储装置，进一步包括读取头组合件，所述读取头组合 件包括： 磁性读取尖端； 读取脉冲发生器，所述读取脉冲发生器经配置以在所述磁性读取尖端与所述磁盘之间 提供读取脉冲信号，所述读取脉冲信号包括一个或多个读取时间段，所述一个或多个读取 时间段中的每一个读取时间段可操作以产生从所述磁盘隧穿到所述读取尖端中的第二隧 穿电子；以及 读取传感器，所述读取传感器可操作以确定在所述一个或多个读取时间段期间所述第 二隧穿电子的极化状态。
16. -种将数据记录在磁性存储装置中的方法，其特征在于包括： 产生包括待施加到所述磁性存储装置上的变化电压的写入脉冲信号，所述写入脉冲信 号包括有效地向所述磁性存储装置提供隧穿电子的一个或多个写入脉冲； 提供可操作以将所述隧穿电子中的自旋极性从在第一时间段期间的第一极性改变成 在第二时间段期间的第二极性的数据流信号；以及 使所述写入脉冲信号和所述数据流信号同步，其中当所述电子在用于写入"零"位的一 个或多个第一写入操作期间具有所述第一极性时，所述写入脉冲信号的偏压有效地使电子 隧穿，并且其中当所述电子在用于写入"一"位的一个或多个第二写入操作期间具有所述第 二极性时，所述写入脉冲信号的所述偏压有效地使电子隧穿。
17. 根据权利要求16所述的方法，进一步包括，响应于所述数据流信号，在所述第一时 间段期间磁化写入尖端以在第一方向上产生所述隧穿电子，以及在从第一电流方向到与所 述第二时间段相反的第二方向的所述写入线圈内的电流方向上，在所述第一时间段期间在 所述第一方向上磁化所述写入尖端。
18. 根据权利要求16所述的方法，进一步包括以接近所述磁盘的某一距离定位写入尖 端，其中所述写入脉冲信号有效地产生所述隧穿电子。
19. 根据权利要求16所述的方法，其中所述写入脉冲信号包括可操作以产生从所述写 入尖端隧穿到所述磁盘中的遂穿电子的多个写入时间段，并且所述数据流信号可操作以产 生在第一组数据流时间段期间具有第一自旋极性的第一电子，以及在所述第一数据流时间 段以及所述第二数据流时间段期间在具有第二自旋极性的所述写入尖端处产生第二电子。
20. 根据权利要求19所述的方法，进一步包括使所述多个写入时间段与所述第一组数 据流时间段以及所述第二组数据流时间段同步。
【文档编号】G01Q60/04GK104094349SQ201280068868
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2012年12月4日 优先权日:2011年12月5日
【发明者】法兰克·辛克莱, 艾立克斯恩德·C·刚特司, 拉杰许·都蕾 申请人:瓦里安半导体设备公司