包含氮化物材料的近场换能器的制造方法
【专利摘要】一种包括近场换能器的装置，该近场换能器包括导电的氮化物。
【专利说明】包含氮化物材料的近场换能器
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求2012年4月24日提交的案号为430.17123000的题为“NEAR FIELDTRANSUCERS (NFTs) INCLUDING NITRIDES (包括氮化物的近场换能器(NFT)) ”的美国临时申请N0.61/637，696的优先权，其公开内容通过援引包含于此。
[0003]背景
[0004]在热辅助的磁记录中，信息位在升高的温度下被记录在数据存储介质上，并且数据位尺寸可由存储介质中被加热面积的尺寸或者存储介质中受磁场影响的面积的尺寸来决定。在一种方法中，光束在存储介质上汇聚成小光斑以加热该介质的一部分并减小被加热部分的磁矫顽力。然后数据被写到矫顽力减小的区域。
[0005]用于热辅助磁记录的记录头的一个例子包括能将光聚集在比衍射极限更小的光斑尺寸的近场换能器(NFT)。NFT被设计成在所设计的光波长下达到局部表面等离子体(plasmon)谐振。在谐振时，由于金属中的电子的集体振荡,在NFT的周围出现高电场。该场的一部分将隧穿入存储介质并被吸收，这局部地提高了该介质的温度以供记录。
[0006]NFT的温度在等离子激元(plasmonic)谐振下显著升高。另外,一部分NFT可能暴露在记录头的空气承载表面下，并因此受到机械磨损。NFT性能在HAMR操作期间很大程度地受热应力和机械应力的影响。由于金(Au)的优越的光学性质，当前使用金(Au)作为原始NFT材料。然而，金具有相对低的机械强度并且金制的NFT可能在升高的温度下经历重熔，这导致NFT形状的圆形化。形状的变形可降低耦合效率并减少被传递至存储介质的光能的量。因此，仍然需要由除金以外的其它材料制成的NFT。
【发明内容】
[0007]本文公开一种包括近场换能器的装置，该近场换能器包括导电的氮化物。
[0008]另外披露的是包括光源、波导和近场换能器的装置，该近场换能器包括导电的氮化物，其中光源、波导和近场换能器被配置成将光从光源传至波导并最终至近场换能器。
[0009]另外披露一种盘驱动器，该盘驱动器包括:具有弯曲部的至少一个致动器臂；至少一个头，其中每个弯曲部在其远端处具有头并且每个头包括:光源；近场换能器，该近场换能器包括导电的氮化物；磁读取器；以及磁写入器，其中光源和近场换能器被配置成将光从光源传送至近场换能器以帮助磁写入器进行写入。
[0010]本公开的上述概述并不旨在描述本公开的各公开实施例或每种实现。下面的描述更具体地例示出示例性实施例。在本申请中的若干位置处，通过范例列表来提供指导，这些范例可以多种组合来使用。在各例中，引述的列表仅作为代表性组并且不应当被解释成排他性列表。
[0011]附图简述
[0012]图1是对可包括根据本公开的一个方面构造的记录头的盘驱动器形式的数据存储设备的图示。
[0013]图2是根据本发明的一个方面构造的记录头的侧立面图。[0014]图3是近场换能器的示意图。
[0015]图4是另一近场换能器的示意图。
[0016]图5A示出所公开的NFT的横截面的示意图。
[0017]图5B和5C是表现出角部圆角的之前利用的NFT的原子力显微术(AFM)图像和隧穿电子显微镜(TEM)图像。
[0018]图6不出另一公开的NFT的横截面图。
[0019]图7A和7B是另一公开的近场换能器的横截面的示意图。
[0020]图8示出所公开的示例性设备的自顶向下图。
[0021]图9示出使用所公开设备的介质记录层中的光学强度。
[0022]这些附图不一定按比例示出。附图中所使用的相同数字表示相同组件。然而，应当理解，在给定附图中使用数字表示组件并不旨在限制在另一附图中用相同数字标记该组件。
【具体实施方式】
[0023]在以下描述中，参照构成本说明书一部分的一组附图，其中通过解说示出了若干具体实施例。应当理解，可构想并作出其他实施例而不背离本公开的范围或精神。因此，以下详细描述不具有限制性含义。
[0024]除非另有规定，否则在说明书和权利要求书中使用的表示特征大小、量和物理性质的所有数字应当理解为在任何情况下均由术语“大约”修饰。因此，除非相反地指出，否则在上述说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是近似值，这些近似值可利用本文中公开的教示根据本领域技术人员所寻求获得的期望性质而变化。
[0025]借由端点对数值范围的陈述包括归入该范围内的所有数字(例如，I至5包括1、
1.5、2、2.75,3,3.80,4和5)以及该范围内的任何范围。
[0026]如本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”涵盖具有复数引用物的实施例，除非该内容另外明确地指出。如本说明书和所附权利要求书中所使用的，术语“或”一般以包括“和/或”的含义来使用，除非该内容另外明确地指出。
[0027]“包括”、“包含”或类似术语表示涵盖但不受限于，即表示包括但不是排他的。应该注意到，“顶部”和“底部”(或类似“上”和“下”的其它术语)被严格地用于相对的描述，而并不暗示所描述的要素所处的物件的任何总体取向。
[0028]在一个方面，本公开提供一种近场换能器(NFT)，该NFT可用于HAMR记录头。所披露的NFT包括可表现出优势的机械特性以及与毗邻材料具有减少的热失配但同时仍然拥有可接受的光学特性的材料。在若干示例中，这类材料包括氮化物。
[0029]本文公开的是NFT以及包括这类NFT的设备。图1是可利用所公开的NFT的盘驱动器10的形式的数据存储设备的图示。该盘驱动器10包括外壳12(在该视图中其上部被移去，而下部是可见的)，该外壳12被进行大小调节并配置成容纳盘驱动器的各个组件。盘驱动器10包括用于在外壳内使至少一个磁存储介质16旋转的主轴电机14。至少一个臂18被包含在外壳12内，其中每个臂18具有带记录头或滑块22的第一末端20以及通过轴承26可枢转地安装在轴上的第二末端24。致动器电机28位于臂的第二末端24处，以用于使臂18枢转以便将记录头22定位于盘16的所需扇区或轨道27上。致动器电机28由控制器调整，该控制器在本图中未示出并且是业内公知的。存储介质可包括例如连续介质或位图案化介质。
[0030]为了进行热辅助磁记录(HAMR)，例如可见光、红外光或紫外光之类的电磁辐射被引导至数据存储介质的表面上以升高介质的局部区域的温度，从而促使该区域的磁化的切换。HAMR记录头的最近设计包括在滑块上的薄膜波导以引导光朝向存储介质和近场换能器，从而将光聚焦在比衍射极限更小的光斑尺寸。尽管图1示出盘驱动器，然而所公开的NFT可被用于包括近场换能器的其它设备。
[0031]图2是可包括所公开的NFT的记录头的侧立面图；该记录头被定位在存储介质附近。记录头30包括衬底32、衬底上的底涂层34、底涂层上的底部极36、以及通过轭架或基架40磁耦合至底部极的顶部极38。波导42位于顶部极与底部极之间。波导包括芯层44以及在芯层的相对侧上的包覆层46、48。镜50与包覆层之一毗邻地定位。顶部极是两件式的极，其包括具有与空气轴承表面56间隔开的第一末端54的第一部分，或极体52，以及从第一部分延伸并在朝向底部极的方向上倾斜的第二部分，或倾斜极件58。第二部分被结构化成包括毗邻记录头的空气轴承表面56的末端，其中该末端比顶部极的第一部分更靠近波导。平面线圈60也在顶部极与底部极之间并围绕基架延伸。在该示例中，顶部极充当写入极而底部极充当返回极。
[0032]绝缘材料62将线圈匝分隔开。在一个示例中，衬底可以是AlTiC，芯层可以是Ta2O5，而包覆层(和其他绝缘层)可以是Al2O315绝缘材料63的顶层可在顶部极上形成。热宿64毗邻倾斜极件58地设置。该热宿可包括非磁性材料，诸如举例而言金(Au)。
[0033]如图2中示出的，记录头30包括用于在写入极58向存储介质16施加磁写入场H之处附近加热磁存储介质16的结构。在该例中，介质16包括衬底68、热宿层70、磁记录层72和保护层74。然而，可使用其它类型的介质，例如位图案化介质。由线圈60中的电流产生的磁场H被用来控制介质的记录层中的位76的磁化方向。
[0034]存储介质16毗邻记录头30地设置或位于记录头30之下。波导42传导来自可以例如是紫外光、红外光或可见光的电磁辐射的能源78的光。该源可以例如是用于将光束80引向波导42的激光二极管、或其他合适的激光源。具体示例类型的能源78可包括例如激光二极管、发光二极管(LED)、边缘发射的激光二极管(EEL)、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)以及表面发射二极管。在一些实施例中，能源可产生具有从300nm至2000nm波长的能量。在一些实施例中，能源可产生例如具有830nm波长的能量。可使用已知用于将光束80耦合到波导42中的各种技术。一旦光束80被耦合到波导42中，光就通过波导42朝向波导42的毗邻记录头30的空气轴承表面(ABS)处形成的截断端传播。当介质如箭头82所示的那样相对于记录头移动时，光离开波导的末端并加热介质的一部分。近场换能器(NFT)84位于波导中或毗邻于波导，以及位于空气承载表面处或在其附近。热宿材料可被选择成使得该热宿材料不会干扰NFT的谐振。
[0035]尽管图2的示例示出了垂直的磁记录头和垂直的磁存储介质，但是应当领会，本公开还可结合在其中可能期望将光聚集到小光斑的其他类型的记录头和/或存储介质来使用。
[0036]图3是与热宿92结合的棒糖式NFT的示意图。NFT包括盘形部分94和从盘形部分延伸出的桩96。热宿92可位于盘形部分和图2的顶部极的倾斜部分之间。当被安装在记录头时，桩可露出于ABS并因此可能受到机械磨损。
[0037]图4是所耦合的纳米杆(CNR)NFT100的示意图。该NFT包括由间隙106隔开的两个纳米杆102、104。纳米杆102包括第一部分108和第二部分110。纳米杆104包括第一部分112和第二部分114。当被安装在记录头中时，纳米杆的末端116、118可露出于ABS并因此可能受到机械磨损。
[0038]图3和图4示出示例性NFT。然而，本公开不仅限于任何特定类型的NFT。下面描述的材料可用于多种NFT配置。当被用于记录头时，NFT可具有位于空气承载表面处或附近的末端。
[0039]在公开的NFT中使用的材料一般是等离子激元材料。可基于折射率(η)和消光系数(k)来估算材料的等离子激元性质。表1示出各种材料的光学特性(η和k)、导热性和热膨胀系数(CTE)。表1也给出表面等离子发生((n2-k2)/2nk)的量度图(FOM)。
[0040]表1:各种材料的光学特性
[0041]
【权利要求】
1.一种装置，包括: 近场换能器，所述近场换能器包括导电氮化物。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述近场换能器包括TiN、ZrN,TaN, HfN或其组合物。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整个近场换能器包括导电氮化物。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述近场换能器仅包括导电氮化物。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述近场换能器具有桩和盘结构，并且只有所述桩包括所述导电氮化物。
6.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述近场换能器的盘包括金。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整个近场换能器基本包括TiN、ZrN,TaN, HfN或其组合物。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括能源，所述能源产生具有从大约300nm至大约2000nm波长的能量。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，只有所述近场换能器的诸部分包括导电氮化物。
10.如权利要求9所述的装置 ，其特征在于，所述近场换能器包括导电氮化物材料的至少一个层。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述至少一个层在所述近场换能器的底部上。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述近场换能器包括导电氮化物和另一等离子激元非氮化物材料的多层结构。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电氮化物遍及所述近场换能器地被散布。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述导电氮化物是另一等离子激元非氮化物材料中的掺杂物。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，另一等离子激元非氮化物材料是所述导电氮化物材料中的掺杂物。
16.一种装置,包括: 能源； 波导；以及 近场换能器，所述近场换能器包括导电氮化物，其中所述能源、波导和近场换能器被配置成将光从所述能源传送至所述波导并最终至所述近场换能器。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述近场换能器包括TiN、ZrN,TaN, HfN或其组合物。
18.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述近场换能器包括TiN、ZrN,TaN, HfN或其组合物以及从Au、Ag、Cu或其合金中选取的非氮化物材料。
19.一种盘驱动器，包括: 至少一个致动器臂，所述致动器臂具有第一末端和第二末端； 至少一个头，其中每个臂在其第一末端具有头，并且其中每个头包括:能源； 近场换能器，所述近场换能器包括导电氮化物； 磁读取器；以及 磁写入器，其中所述能源和所述近场换能器被配置成将光从所述能源传送至所述近场换能器以辅助所述磁写入器进行写入。
20.如权利要求19所述的盘驱动器，其特征在于，所述近场换能器包括:TiN、ZrN、TaN、HfN或其组合物；以及从Au、`Ag、Cu或其合金中选取的非氮化物材料。
【文档编号】G11B5/127GK103514888SQ201310145227
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2012年4月24日
【发明者】T·赵, S·萨胡, M·C·考茨基, A·V·伊塔基 申请人:希捷科技有限公司