专利名称：具有图案化多层垂直磁记录的磁记录系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁记录介质和系统，例如磁记录硬盘驱动器，更具体地涉及介质和具有图案化垂直磁记录介质的系统。
背景技术：
提出了图案化磁记录介质以提高磁记录数据存储器(例如硬盘驱动器)的位密度。在图案化介质中，磁性材料被构图成小的隔离块或岛，使得在各个岛或”位”中存在单一磁畴。单一磁畴可以是单个晶粒或由几个强耦合的晶粒组成(磁化状态同步转变，就像单个磁体)。这一点与传统的连续介质形成对照，在传统连续介质中，单个”位”可以具有由畴壁分隔的多个磁畴。美国专利第5820769号是各种类型图案化介质及其制造方法的代表。具有图案化介质的磁记录系统及其相关难题的描述可参考R.L.White等人的文章“Patterned MediaA Viable Route to 50 Gbi/in2and Up for MagneticRecording？″，IEEE Transactions on Magnetics，Vol.33，No.1，January 1997，990-995。
具有垂直磁各向异性的图案化介质具有所期望的性质，即磁矩要么指向面内要么指向面外，这代表两种可能的磁化状态。根据报道，这些态是热稳定的，并且与连续(未图案化的)介质相比，该介质表现出提高的信噪比(SNR)。但是，为了得到具有1兆兆位/平方英寸的位密度的图案化介质，需要在整个2.5英寸盘上形成周期为25nm的纳米结构阵列。尽管已经有支持位密度高达300吉位/平方英寸的制造方法，但是仍然没有实现具有低缺陷率和高均匀度的大面积超高密度磁性图案。
多层磁存储器的利用被提出来，就像美国专利第5583727号中所描述的那样，但仅仅是针对连续(未图案化的)磁性薄膜，而不是图案化的磁岛。然而，在多层连续磁性薄膜中，磁性晶粒的数量进而信号和噪声被分成多层，所以SNR降低。
需要一种利用了图案化介质和多层记录两方面优点的磁记录介质和系统。
发明内容
本发明是一种磁记录系统，例如磁记录磁盘驱动器，它使用了图案化垂直磁记录介质，其中各个磁块或岛包含单独磁晶胞的叠置。岛内的各个晶胞由一种或一系列材料形成，使得晶胞具有垂直磁各向异性，并且是单磁畴。各个晶胞通过非磁性间隔层与该岛内的其它晶胞去磁耦合。这样，各个晶胞可以具有沿着两个方向(进入或离开做成晶胞的层的平面)之一的磁化方向(磁矩)，且该磁化与该岛内其它晶胞的磁化是彼此独立的。所以，每个岛内不同晶胞上方集成的总磁化允许在每个磁岛中记录多个磁信号水平或状态。因为各个岛中各个晶胞是单磁畴，由于多个磁化状态，不会存在噪声增加。岛中堆叠的磁晶胞的数量n引起2n个不同的回读信号水平。记录密度于是提高了一个因子2(n-1)。
岛内的各个晶胞具有不同于该岛内的其他晶胞矫顽力的磁矫顽力。磁晶胞可以通过能利用多个写入电流来写入的感应写入头来写入(它们的磁化翻转)，各个写入电流提供了不同的磁写入场。大于仅仅某些晶胞矫顽力但是小于其他晶胞矫顽力的磁写入场的施加正好在岛内的那些被选晶胞中写入。大于最高矫顽力晶胞的矫顽力的写入场的施加在岛内的所有晶胞中写入。磁晶胞也可以利用热辅助通过提供仅仅单一磁写入场的、具有固定写入电流的感应写入头来写入。没有热辅助时，施加写入场仅在较低矫顽力晶胞中写入。加了热辅助后，施加同样写入场将在温度上升至接近它们居里温度的岛内所有晶胞中写入，因为这些晶胞的矫顽力将会低于写入场。
磁岛在衬底上由于空隙或不会影响晶胞磁性质和不会对于晶胞的写入造成不利影响的材料而间隔开。衬底可以是磁记录盘衬底，在同心轨道上构图有岛，或者，是用于基于探针的阵列存储系统中的衬底类型，具有构图成互相垂直行的x-y图案的岛。
为了全面地理解本发明的性质和优点，参考以下结合附图所作的详细说明。
图1是根据本发明的图案化多层垂直磁记录介质的断面图示；图2是磁记录介质的未图案化部分的磁光克尔效应(MOKE)磁滞回线，示出了磁岛中晶胞的四种可能磁化状态(标号A、B、C和D)；图3是图案化多层介质的回读信号，分别是在直流磁化样品(最上部)和施加方波写入图案(中间)之后；以及示出了响应回读信号的晶胞磁化的图示(最下面)；图4图示用感应写入头在图案化多层介质的磁岛中写入四种不同磁化水平的方法；图5图示用带电阻加热器的感应写入头在图案化多层介质的磁岛中写入四种不同磁化水平的方法；图6是多层磁记录系统的磁盘驱动器实施例的顶视图，示出了在记录盘的同心轨道上如点状的磁岛；图7是一种磁力显微(magnetic force microscopy，MFM)探针的断面图，它作为多层磁记录系统的感应写入头；图8(a)和8(b)示出了图7所示MFM探针型感应头的探针尖端的两种不同磁化；图9是多层磁记录系统的扫描探针实施例的图示，图示了MFM探针感应写入头的x-y阵列和具有设置成x-y阵列的磁岛的介质衬底，该岛用点来标示。
具体实施例方式
图案化多层垂直磁记录介质图1是根据本发明的图案化磁记录介质的图示。介质包括衬底12、多层垂直磁记录层50、可选的底层14和可选的保护覆盖层16。记录层50包括多个岛，例如由间隔60使其隔开的代表岛52、54、56、58。各个岛的组成包括具有垂直磁各向异性的磁性材料的第一层20，具有垂直磁各向异性的磁性材料的第二层40，和将各个岛中两个磁性层20和40分开并去磁耦合的间隔层30。于是各个岛是至少具有两个堆叠的去磁耦合晶胞(例如岛52中的晶胞22、32)的多层磁岛。各个晶胞是单磁畴，并通过间隔层30与本岛内的其它晶胞分离，以及通过间隔60表示的区域与其它岛内的晶胞分离。
间隔60定义了磁岛之间的区域，且典型地由非磁性材料形成，但是，也可由铁磁性材料做成，只要该材料不会对与其分开的磁岛的信号记录和探测造成不利的影响。磁岛可以如下形成首先光刻构图衬底，在图案化的抗蚀剂上形成做成记录层50的层，接着去除抗蚀剂，剩下磁岛。或者，可通过下述方式形成磁岛先把做成记录层50的层沉积在衬底上，通过光刻掩模来光刻构图记录层和蚀刻记录层，接着去除抗蚀刻，剩下磁岛。在两个例子中，岛间区域中的间隔60是空的，它可以用非磁性材料来填充，例如氧化铝或旋涂玻璃。这样，可以形成基本上平坦的表面拓扑。该工艺会包括，先形成磁岛，然后把氧化铝沉积到厚度大于使间隔60填满所需的高度，接着用化学机械抛光(chemical mechanical polish，CMP)工艺来抛光氧化铝，直到磁岛正好露出。这样将氧化铝留在间隔60中，磁岛的顶部近似共面。
图案化介质也可以经由掩模通过离子照射来制造，以改变被照射区的性能。在图案化介质离子照射制造工艺的一个例子中，间隔由磁性材料组成，该磁性材料不会影响磁岛的垂直磁性能。例如，通过离子照射掩模中的通孔，以便产生具有面内磁化的磁性材料区域，作为未被照射的钴/铂多层磁岛之间的间隔，能够破坏钴/铂多层的强垂直磁各向异性。制造图案化磁记录介质的离子照射法可以参阅下列文件C.Chappert等人，″Planar Patterned MagneticMedia Obtained by Ion Irradiation，″Science，Vo1.280，June 19，1998，pp.1919-922；A.Dietzel等人，″Ion Projection Direct Structuring for Patterning ofMagnetic Media″，IEEE Transactions on Magnetics，Vol.38，No.5，September2002，pp.1952-1954；美国专利6,331,364和6,383,597。
如图1中代表字母A、B、C、D及晶胞中箭头所示，各个岛存在四种可能的磁化水平或状态，各个磁化状态依赖于各个磁晶胞中的磁化方向(磁矩)。于是图1的两层实施例中的各个磁化状态可以表示为两位字节或字。如果下层20中的晶胞被选作字节或字的第一位，并且向上方向的磁化认为是0，那么磁化状态如下
A[1，1]B
C
D[1，0]图1示出的是两个磁性层的情况，但是3个以上的磁性层也是可能的。在n个不同的磁性层上集成的总回读信号给出了2n种不同信号水平，这可以用于磁记录。记录密度由此提高了2(n-1)的因子。
实验中，磁性薄膜在室温下被溅射沉积到二氧化硅(SiO2)柱的六角阵列上，柱的直径为150纳米，高度为80纳米。柱中心之间的间距为300纳米。柱是通过光刻构图形成于硅衬底上的二氧化硅膜而形成的。这个结构具有两个垂直钴/钯多层，它们由5纳米厚的钯层分开，以便使上部多层和下部多层去磁耦合。膜的组成如下C(40)/Pd(10)/[Co(33)/Pd(8.3)]6/Pd(50)/[Co(2.5)/Pd(6.5)]10/Pd(20)/SiO2对比该实验结构和图1的示图，10Co/Pd对的多层是下磁性层20，6Co/Pd对的多层是上磁性层40，且5纳米厚的Pd层是间隔层30。磁各向异性强度和磁性层的矫顽力可以通过改变Co和Pd的厚度而很容易地改变。在这个结构中，做成层20、30和40的所有层也被沉积到二氧化硅柱之间的二氧化硅中的区域或“沟槽”中。然而，由于这些层相对于柱顶部的磁岛的深度，岛的磁性质不会受到沟槽中的磁性材料的影响，于是在磁岛之间存在空隙。
如图2所示，该结构的连续非图案化部分的磁光克尔效应(MOKE)磁滞回线测量表明各个Co/Pd多层在不同外加场下的独特转变。为了证实两个磁性层之间通过磁静态耦合的磁相互作用是可以忽略的，还测量了小磁滞回线来确定耦合场，但是没有发现耦合迹象。所以，磁滞回线的形状可以简单地理解为两个独立磁性层的磁滞回线的重合。图2还表明[Co(2.5)/Pd(6.5)]10多层(下层)具有矫顽力近似为350 Oe，且[Co(3.3)/Pd(8.3)]6多层(上层)具有矫顽力近似为700 Oe。
在这种岛阵列结构上还进行了一个磁记录实验。该结构被固定在x-y台上，由压电驱动器来控制，分辨率小于2纳米，在物理接触记录头的条件下低速扫描(大约5μm/s)。常规的纵向记录巨磁阻(GMR)读取/写入头分别使用宽度大约为240纳米和180纳米的写入和读取头。该结构首先在外部垂直磁场20k Oe中进行直流磁化。接着，记录头平行于磁岛行排列。虽然常规的纵向感应写入头在它的磁极(其通常在介质平面内)间产生写入场，但是在本实验中，来自磁极的边缘场的垂直分量被用来改变岛中垂直磁化晶胞的磁化。
与在传统连续介质上写入(其中位可以写在介质的任何地方)相对比，在图案化介质上的写入要求方波写入图案与岛图案的同步。岛的位置可以很容易由直流擦除磁化岛的回读信号来重新找回，其中，最小值表示分隔岛的沟槽或空间，如图3的顶部信号所示。约180纳米的读取头宽度使得信号从阵列中的单独岛被回读。在这个实验例子中，水平写入头使用了40mA的固定写入电流。虽然使用了固定的写入电流，通过写入脉冲的适当定时，可以将强度低于最大值的边缘场施加在岛，使得该岛中只有矫顽力较小的晶胞会发生磁化翻转。写入脉冲的定时使得最大边缘场被施加，导致岛内两个晶胞的磁化均翻转。所有四种磁化状态(A，B，C，D)都能够用这种方式来写入。图3的底部信号显示了通过拖动GMR读取头越过岛图案而产生的回读波形，并且揭示了四种不同的磁化水平(A，B，C，D)。
以上描述的实验结果是针对多层磁记录介质，其中具有垂直磁各向异性的磁晶胞是交替Co/Pd层的多层。也可以使用Co/Pt多层。本发明也可以完全采用其它类型的提供垂直磁各向异性的磁记录材料和结构。
磁晶胞可以由生长在特殊生长加强低层上的晶粒状多晶钴铬(CoCr)合金形成，该低层引导结晶C轴垂直于层的平面，使得层具有很强的垂直磁晶各向异性。可用作CoCr晶粒层的生长加强低层的材料包括Ti、TiCr、C、NiAl、SiO2和CoCr，其中Cr是大约35-40原子百分比。
磁晶胞也可以由任何公知的、表现出垂直磁各向异性的无定形材料形成，例如CoSm、TbFe、TbFeCo和GdFe合金。
磁晶胞也可以由化学有序CoPt、CoPd、FePt、FePd、CoPt3或CoPd3形成。CoPt、CoPd、FePt或FePd的化学有序合金(在它们的体形态下)是公知的面心四方(FCT)L10有序相材料(也叫CuAu材料)。它们公知的具有高的磁晶各向异性和磁矩。L10相的c轴是易磁化轴，并垂直于衬底取向，于是使得它们很适合作为垂直磁记录介质的材料。类似于Co/Pt和Co/Pd多层，这些层具有非常强的垂直各向异性。
尽管在上述例子中Pd被用作间隔层材料，实质上任何非磁性材料都可以作为间隔层材料，只要厚度足以保证岛内磁晶胞被去磁耦合。其它材料例如Cu、Ag、Au和Ru都可作为间隔层材料的例子。
在利用磁极头来读取和写入的垂直磁记录系统中，经常在衬底上磁性层下使用“软”磁可渗透底层，以提供来自读/写磁极头的场的通量回路。在使用环状头来读和写的垂直磁记录系统中，软底层可能就不需要了。可用作软底层的合金材料包括NiFe、FeAlSi、FeTaN、FeN、CoFeB和CoZrNb。
使用可变写入电流在多层介质上记录的方法图4说明了用感应写入头100在具有两个单畴磁晶胞的磁岛中记录四种可能磁化状态的每一种的方式。头100是垂直头，且具有连接到电流源104的线圈102。电流源104是写驱动电路的一部分，写驱动电路还包括转换电路以产生具有至少两种不同电流水平I1和I2的双向写入脉冲。写入电流产生大致垂直磁场，该磁场从写入磁极105返回到返回磁极107。在两层介质的优选实施例中，下磁性层20具有比上磁性层40更高的矫顽力。电流水平I1产生大于下层20的矫顽力的磁写入场。这样，如图4(a)所示，正I1同时改变两层20、40的磁化方向，并产生A状态。类似地，如图4(b)所示，负I1写入脉冲同时改变两层20、40的磁化方向，并产生C状态。为了产生D状态，岛必须首先处于A状态，之后施加沿“负”方向的、大小为I2的第二电流脉冲，如图4(c)所示。这个负I2电流脉冲产生大于上层40的矫顽力但小于下层20的矫顽力的磁写入场，所以，只能使仅仅上层40的磁化发生翻转。相似的，为了产生B态，岛必须先成C态，之后施加沿“正”方向的、大小为I2的第二电流脉冲，如图4(d)所示。该正向I2电流脉冲产生大于上层40的矫顽力但小于下层20的矫顽力的磁写入场，所以，只有上层40的磁化发生翻转。磁性层间矫顽力的实质差异保证了当通有I2脉冲时只有磁岛中的上部晶胞发生翻转。然而，岛内两晶胞的矫顽力可能十分接近，或者下晶胞的矫顽力只略大于上晶胞的矫顽力，如果介质设计成使得下晶胞离上晶胞足够远。例如，通过恰当地选择间隔层30的厚度，当通有脉冲I2时，下层40将暴露在比上层20低得多的写入场。
用热辅助和固定写入电流在多层介质上记录的方法图5说明了用热辅助感应写入头100′在具有两个单畴磁晶胞的磁岛中记录四种可能磁化状态的每一种的方式。头100′是垂直头，且具有连接到提供固定写入电流I0的电流源104的线圈102。电流源104是写驱动电路的一部分，写驱动电路还包括转换电路来产生具有正或负电流水平I0的双向写入脉冲。头100′还包括一个电阻加热器103，它位于写入磁极105和返回磁极107之间。加热器103被连接到用于施加电流脉冲使得加热器103在介质上的磁岛产生加热脉冲的电路。美国专利第6493183号描述了一种产生磁写入场的感应写入头和加热介质的加热器。写入电流I0产生大致垂直磁场，从写入磁极105返回到返回磁极107。在两层介质的优选实施例中，下磁性层20具有比上磁性层40更高的矫顽力。电流水平I0产生大于上层40的矫顽力但小于下层20的矫顽力的磁写入场。这样没有加热器103的热辅助的话，只有上层40中晶胞的磁化会在磁写入场下翻转。然而，当用加热器103加热介质时，下层20的温度上升到接近下层20中铁磁性材料的居里温度，这样下层20的矫顽力就会降低到由电流I0产生的写入场以下。所以，如图5(a)所示，正I0电流脉冲与加热器103产生的加热脉冲的组合就改变了两层20、40的磁化方向并产生A态。相似的，如图5(b)所示，负I0电流脉冲加上加热器103的加热脉冲改变了两层20、40的磁化方向并产生C态。为了产生D态，岛必须首先处于A态，之后，加上负I0电流脉冲，如图5(c)所示。该负I0电流脉冲产生大于上层40的矫顽力但小于下层20的矫顽力的磁写入场，所以只有上层40的磁化发生翻转。类似的，为了产生B态，岛必须首先处于C态，之后，加上正I0电流脉冲，如图5(d)所示。该正I0电流脉冲产生大于上层40的矫顽力但小于下层20的矫顽力的磁写入场，所以只有上层40的磁化发生翻转。磁性层间矫顽力的实质差异保证了当通有I0脉冲时只有磁岛中的上晶胞发生翻转。然而，岛内两晶胞的矫顽力可能十分接近，或下晶胞的矫顽力只略大于上晶胞的矫顽力，如果介质设计为使得下晶胞离上晶胞足够远。例如，通过恰当地选择间隔层30的厚度，当通有I0脉冲时，下层40将暴露于比上层20低得多的写入场。作为这个实施例的一个例子，下层可以由一个6[Co(4)/Pd(10)]多层组成，且矫顽力近似为3000 Oe，以及上层可以由一个6[Co(2.5)/Pd(5)]多层组成，且矫顽力近似为2000 Oe。10mA的固定写入电流脉冲将产生磁写入场大约为3000 Oe。几个毫瓦的加热脉冲将使两层的温度提高近似40K，这样将减小下层的矫顽力至大约1000 Oe。
虽然图5所示加热器103位于磁极105、107之间，加热器也可以位于磁极的任何一侧。而且，加热器也可以形成为纵向写入头线圈的一部分，就如公开的美国专利申请2003/0021191A1中所描述的，其中，线圈的壳部作为到达加热器的电导线。另外，加热器不一定需要是电阻加热器，它可以是一个独立元件，不直接与感应写入头关联，例如导引光斑至介质的激光器，只要加热脉冲和磁写入场可以被局域化以保证只有期望晶胞的磁化发生翻转。
图6是根据本发明的多层磁记录系统的磁盘驱动器实施例的顶视图。驱动器200具有支撑传动装置230的外壳或基座212和旋转多层磁记录盘214的驱动马达。盘214衬底可以是任何合适的衬底，例如传统盘驱动器中使用的玻璃或铝镁(AlMg)衬底。传动装置230可以是具有刚性臂234的音圈马达(voice coil motor，VCM)旋转传动装置，并围绕枢轴232旋转，如箭头224所示。一个头悬浮组件220包括悬浮装置221，其一端安装到传动臂234的末端；和头架222，例如空气轴承滑子(air-bearing slider)，安装到悬浮装置221的另一端。盘214上的磁岛215分布在径向间隔圆形轨道218上。当盘214旋转时，传动装置230的运动使头架222的寻迹端上的头100接近盘214上的不同数据轨道218，从而在磁岛215中记录多层数据。前面已经提过，写入图案化介质需要写入脉冲和岛图案的同步。用磁岛来定时写入的图案化介质磁记录系统在公开申请US20030107833A1中进行了描述，题为“Patternedmedia magnetic recording disk drive with timing of write pulses by sensing thepatterned media”公开于2003年6月12日，与本申请的受让人相同。
用于记录图3所示信号的感应写入头是常规的纵向感应写入头，图4所示的感应写入头是垂直头，具有写入磁极和返回磁极。本发明所用的另一类型感应写入头基于磁力显微(magnetic force microscopy，MFM)探针，其包括悬臂且在悬臂末端具有一纳米锐利的磁性针尖。一类MFM探针在美国专利第5900729中有描述，并示于图6中。图7是探针300的侧面剖视图，示出了安装到悬臂350的探针体310。探针体310具有一对磁极340、342以及一个感应线圈311。线圈311和磁极340、342利用常规的光刻技术来制造，众所周知，在磁盘驱动薄膜感应写入头的制造中，线圈和磁极形成于通常的磁盘驱动空气轴承滑子的寻迹端。磁极340、342由非磁性间隙314间隔开。磁极340、342相互连接以形成线圈311从其间通过的轭。线圈绕组的截面末端显示为端视图中的线圈311。当电流流过线圈311时，轭中感应出磁场，磁极340、342间产生磁通量，就像传统纵向薄膜感应写入头一样。探针尖320(其形成为与磁极340或342中至少一个接触，并优选地也与间隙314的端面接触)从磁极的端部延伸。探针尖320至少有一个表面或侧面322与一个磁极接触，并由磁性材料做成。图中探针尖320具有大致圆锥形状，但它的实际形状能够变化。图7所示轭结构的一种替代方式是，线圈可以螺旋式地缠绕在探针尖320、探针体310或悬臂350的周围，只要这些结构由允许线圈产生的磁场被引导至磁性探针尖320的材料制成。这种类型MFM探针在美国专利5436448中有描述。在使用MFM探针作为感应写入头的任何这种配置中，线圈接收来自写驱动装置的电流I1或I2，这引起探针尖320在一个方向上被磁化，场强由值I1或I2决定。当线圈中流过的电流方向反向时，探针尖的磁化方向也颠倒。这两个磁化方向如图8(a)-8(b)所示。这两种可能的磁化方向和两种可能的磁场值使得在磁岛中能够写入四种可能的磁化状态(A，B，C，D)，按照参考图4所描述的相同方式。
在本发明中利用MFM探针作为感应写入头的磁盘驱动器实施例中，带有探针尖320的悬臂350被安装到传动臂234(图5)。另一类使得MFM探针被用在盘驱动器中的传动装置在美国专利5804710中有描述。然而，感应写入头的MFM探针型也允许在扫描探针系统中进行多层磁记录。一种扫描探针系统在下文中有描述，″Millipede-A MEMS-Based Scanning-ProbeData-Storage System″，IEEE Transactions on Magnetics，Vol.39，No.2，March2003，pp.938-945。这个”Millipede”(千足虫)系统是一个热力学系统，其中数据的记录是通过加热探针尖而在聚合物存储介质中形成凹坑而进行的。根据本发明的多层磁记录系统的扫描探针实施例如图9所示。多层磁记录介质400就如参考图1所作的描述，并包括衬底401和磁岛402。岛402在衬底401上排列成互相垂直行的x-y阵列。衬底401由xyz扫描仪的平台402所支撑。MFM型探针尖410阵列和相关联的悬臂411被制造在芯片420上。通过xyz扫描仪，芯片420和介质400可以沿x-y方向彼此相对移动。这样各个探针只与整个岛阵列的部分有关联，只寻址此部分的岛。多元驱动器(MUX)430、432允许写入电流I1、I2被独立传送到各个MFM探针。
以上所描述和图9所示的扫描探针系统具有一个探针阵列。然而，根据本发明的扫描探针多层磁记录系统也可能仅具有与xyz扫描仪协作的单个探针，按照传统MFM系统的方式。
尽管参考优选实施例对本发明进行了具体说明和描述，本技术领域的技术人员将会理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，形式和细节都可以进行各种变化。相应的，公开的发明被认为仅仅是说明性的，并且仅局限于附加权利要求所指明的范围。
权利要求
1.一种磁记录系统，包括多层磁记录介质，包括一衬底和所述衬底上的多个间隔开的磁岛，各个岛包括至少两个堆叠的磁晶胞，岛中每个晶胞与该岛中其它晶胞分离并且具有定向为实质上垂直于所述衬底的两个相反方向中的一个的磁矩；以及感应写入头，包括用于产生大致垂直于所述衬底的磁场的电流线圈，所述头能够转变岛中一个晶胞的磁矩取向而不会转变该岛内其它晶胞的磁矩取向。
2.如权利要求1的系统，还包括一耦合到所述线圈并且能够产生双向电流的电流源。
3.如权利要求2的系统，其中所述电流源能够产生沿两个方向并且在各个方向上具有至少两个不同值的电流。
4.如权利要求1的系统，其中所述头是具有大致垂直于所述衬底取向的边缘场的纵向头。
5.如权利要求1的系统，其中所述头是垂直头。
6.如权利要求1的系统，其中所述头是具有探针尖的悬臂探针，所述探针尖由磁性材料做成。
7.如权利要求2的系统，还包括用于加热岛的加热器。
8.如权利要求7的系统，其中所述感应头具有一写入磁极，以及其中所述加热器邻近所述写入磁极设置。
9.如权利要求7的系统，其中所述感应头具有两个磁极，以及其中所述加热器位于所述两个磁极之间。
10.如权利要求7的系统，其中所述加热器是电阻加热器。
11.如权利要求1的系统，其中所述系统是一磁盘驱动器，且所述介质是可旋转盘，以及其中所述岛沿大致同心轨道设置在所述衬底上。
12.如权利要求8的系统，还包括耦合到所述头使所述头跨越所述轨道移动的传动装置。
13.如权利要求9的系统，其中所述头是具有悬臂和在所述悬臂的一端处的探针尖的磁力显微探针，并且其中所述悬臂的另一端安装在所述传动装置上。
14.如权利要求1的系统，其中所述系统是扫描探针系统，并且其中所述岛在所述衬底上排列成x-y阵列，所述头是具有探针尖的悬臂探针，所述探针尖由磁性材料形成，所述探针尖和所述岛阵列在x和y方向上可以彼此相对运动。
15.如权利要求11的系统，其中所述呈x-y阵列的岛被组合成阵列区，还包括多个悬臂探针，各个探针与一阵列区相关联，且各个探针和与其关联的阵列区可以在x和y方向上彼此相对运动。
16.如权利要求1的系统，其中各个岛包括在堆叠晶胞之间的、用于分开所述晶胞的一非磁性材料层。
17.如权利要求1的系统，其中所述岛由空隙间隔开。
18.如权利要求17的系统，其中所述衬底被构图成多个柱，以及其中所述岛被形成在所述柱上。
19.如权利要求1的系统，其中通过形成在所述岛之间的所述衬底上的、基本上不具有垂直磁各向异性的间隔材料来将所述岛隔开。
20.如权利要求19的系统，其中所述间隔材料是非磁性的。
21.如权利要求1的系统，其中在各个岛中仅存在两个晶胞。
22.如权利要求1的系统，其中各个晶胞是从Co和Fe构成的组中选择的第一材料和从Pt和Pd构成的组中选择的第二材料的交替层的多层，所述多层具有实质上垂直于所述衬底的磁各向异性。
23.如权利要求1的系统，其中各个晶胞由包括Co、Ni、Fe及它们的合金中的一种以上的铁磁性材料组成。
24.如权利要求23的系统，其中各个晶胞由包括具有实质上垂直于所述衬底的磁晶各向异性的、Co和Cr的合金的铁磁性材料形成。
25.如权利要求24的系统，其中各个晶胞直接形成在生长增强低层上。
26.如权利要求25的系统，其中所述生长增强低层的形成材料从Ti、TiCr、C、NiAl、SiO2和CoCr构成的组中选出，其中在CoCr低层中Cr的原子百分比是约35-40。
27.如权利要求1的系统，其中各个岛中最接近所述衬底的晶胞具有大于该岛中其它晶胞的磁矫顽力的磁矫顽力。
28.如权利要求1的系统，还包括一在所述岛下面所述衬底上的底层。
29.如权利要求28的系统，其中所述底层是其材料从NiFe、FeAlSi、FeTaN、FeN、CoFeB和CoZrNb构成的组中选择的软磁可渗透底层。
30.一种磁记录盘驱动器，包括一多层磁记录盘，包括衬底和所述衬底上的多个间隔开的磁岛，各个岛包括至少两个堆叠的磁晶胞和所述至少两个晶胞间的非磁性间隔层，岛中各个晶胞的磁矩沿着实质上垂直于所述衬底的两个相反方向中的一个取向，各个岛中靠近所述衬底的晶胞具有大于该岛内其它晶胞的矫顽力；以及感应写入头，包括用于产生大致垂直于所述衬底的磁场的电流线圈，所述头能够转变岛中一个晶胞的磁矩取向，而不会转变该岛内其它晶胞的磁矩取向。
31.如权利要求30的盘驱动器，还包括一耦合到所述线圈和能够产生双向电流的电流源。
32.如权利要求31的盘驱动器，其中所述电流源能够产生沿着两个方向并且在各个方向上具有至少两个不同值的电流。
33.如权利要求30的盘驱动器，其中所述头是具有大致垂直于所述衬底取向的边缘场的纵向头。
34.如权利要求30的盘驱动器，其中所述头是垂直头。
35.如权利要求30的盘驱动器，还包括用于加热岛的加热器。
36.如权利要求35的盘驱动器，其中所述感应头具有写入磁极，以及其中所述加热器的位置靠近所述写入磁极。
37.如权利要求35的盘驱动器，其中所述感应头具有两个磁极，以及其中所述加热器位于所述两个磁极之间。
38.如权利要求35的盘驱动器，其中所述加热器是电阻加热器。
全文摘要
一种具有图案化多层垂直磁记录的磁记录系统，例如磁记录磁盘驱动器，使用了图案化垂直磁记录介质，其中各个磁块或岛包含独立磁晶胞的堆叠以提供多层磁记录。岛中各个晶胞由一种材料或一系列材料形成，使得晶胞具有垂直磁各向异性并且是单一磁畴。各个晶胞通过非磁性间隔层与该岛内其它晶胞去磁耦合。于是，各个晶胞能够具有沿两个方向(进入或离开组成晶胞的层的平面)之一的磁化(磁矩)，并且该磁化独立于该岛内其它晶胞的磁化。这就允许在各个磁岛中记录多个磁化水平或状态。
文档编号G11B5/667GK1624770SQ20041008823
公开日2005年6月8日 申请日期2004年10月21日 优先权日2003年12月3日
发明者曼弗雷德·阿尔布雷克特, 奥拉夫·赫尔威格, 胡国菡, 布鲁斯·D·特里斯 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司