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实现自旋转矩 振荡器擦除预防的方法、装置和系统

阅读：1024发布：2020-05-29

专利汇可以提供实现自旋转矩振荡器擦除预防的方法、装置和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于实现微波辅助磁记录(MAMR) 硬盘驱动器 (HDD)的自旋转矩振荡器 (STO)擦除预防的方法、装置和系统。在写入操作的时间，将第一电压施加到微波辅助磁记录磁头中的STO元件。在读取操作或非写入操作的时间，将第二电压施加到STO元件，以防止在读取操作的时间由STO的剩余磁化造成的STO擦除。，下面是实现自旋转矩振荡器擦除预防的方法、装置和系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于实现微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的方法，所述方法包括：
提供自旋转矩振荡器元件，该自旋转矩振荡器元件具有场产生层(FGL)和自旋极化层(SPL)，并且位于主磁极(MP)和尾部屏蔽(TS)之间；
在写入操作的时间将第一电压施加到自旋转矩振荡器元件，并产生位于所述主磁极(MP)和所述尾部屏蔽(TS)之间的尾部间隙(TG)场的第一值以及所述自旋转矩振荡器元件的磁场产生层(FGL)频率；以及
在读取操作的时间将第二电压施加到自旋转矩振荡器元件，以防止由剩余的自旋转矩振荡器磁化造成的擦除；所述第二电压低于所述第一电压以及所述第二电压具有与所述第一电压不同的极性；并产生位于所述主磁极(MP)和所述尾部屏蔽(TS)之间的尾部间隙(TG)场的第二值以及所述磁场产生层(FGL)频率；所述第二值接近零并显著小于所述第一值。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述读取操作的时间将所述第二电压施加到所述自旋转矩振荡器元件的情形下通过所述自旋转矩振荡器元件的电流低于在所述写入操作的时间将所述第一电压施加到所述自旋转矩振荡器元件的情形下通过所述自旋转矩振荡器元件的电流。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在所述读取操作的时间施加到所述自旋转矩振荡器元件的所述第二电压改变所述自旋转矩振荡器元件的磁场产生层(FGL)中的磁化方向。
4.一种用于实现微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的装置，所述装置包括：
控制器；
至少一个磁盘；所述磁盘包含用于存储数据的磁盘介质；
用于微波辅助磁记录(MAMR)的自旋转矩振荡器(STO)，该自旋转矩振荡器元件具有磁场产生层(FGL)和自旋极化层(SPL)，并且位于主磁极(MP)和尾部屏蔽(TS)之间；
在写入操作的时间，所述控制器将第一电压施加到自旋转矩振荡器元件并产生位于所述主磁极(MP)和所述尾部屏蔽(TS)之间的尾部间隙(TG)场的第一值以及所述自旋转矩振荡器元件的磁场产生层(FGL)频率；以及
在读取操作的时间，所述控制器将第二电压施加到自旋转矩振荡器元件，以防止由剩余的自旋转矩振荡器磁化造成的擦除，所述第二电压低于所述第一电压以及所述第二电压具有与所述第一电压不同的极性；并产生位于所述主磁极(MP)和所述尾部屏蔽(TS)之间的尾部间隙(TG)场的第二值以及所述磁场产生层(FGL)频率；所述第二值接近零并显著小于所述第一值。
5.如权利要求4所述的装置，包含存储在非临时性计算机可读介质上的控制代码，且其中，所述控制器使用所述控制代码以有效地防止自旋转矩振荡器(STO)擦除。
6.如权利要求4所述的装置，其中，在所述读取操作的时间将所述第二电压施加到所述自旋转矩振荡器元件的情形下通过所述自旋转矩振荡器元件的电流低于在所述写入操作的时间将所述第一电压施加到所述自旋转矩振荡器元件的情形下通过所述自旋转矩振荡器的电流。
7.如权利要求4所述的装置，其中，在所述读取操作的时间将第二电压施加到所述自旋转矩振荡器元件的所述控制器改变所述自旋转矩振荡器元件的磁场产生层(FGL)中的磁化方向。
8.如权利要求4所述的装置，其中，所述控制器在读取操作的时间将第二电压施加到自旋转矩振荡器元件以防止由剩余的自旋转矩振荡器磁化造成的擦除包括：所述控制器在所述读取操作的时间提供电流流动，所述电流流动与在所述写入操作的时间的电流流动方向相反。
9.一种用于实现自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的系统，所述系统包括：
微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器，所述微波辅助磁记录硬盘驱动器包括控制器；
至少一个磁盘；所述磁盘包含用于存储数据的磁盘介质；
用于微波辅助磁记录(MAMR)的自旋转矩振荡器(STO)元件，该自旋转矩振荡器元件具有场产生层(FGL)和自旋极化层(SPL)，并且位于主磁极(MP)和尾部屏蔽(TS)之间；
在写入操作的时间，所述控制器将第一电压施加到自旋转矩振荡器元件，并产生位于所述主磁极(MP)和所述尾部屏蔽(TS)之间的尾部间隙(TG)场的第一值以及所述自旋转矩振荡器元件的磁场产生层(FGL)频率；以及
在读取操作的时间，所述控制器将第二电压施加到自旋转矩振荡器元件，以防止由剩余的自旋转矩振荡器磁化造成的擦除，所述第二电压低于所述第一电压以及所述第二电压具有与所述第一电压不同的极性；并产生位于所述主磁极(MP)和所述尾部屏蔽(TS)之间的尾部间隙(TG)场的第二值以及所述磁场产生层(FGL)频率；所述第二值接近零并显著小于所述第一值。
10.如权利要求9所述的系统，包含存储在非临时性计算机可读介质上的控制代码，且其中，所述控制器使用所述控制代码以实现自旋转矩振荡器(STO)擦除的预防。
11.如权利要求9所述的系统，其中，所述控制器在读取操作的时间将第二电压施加到自旋转矩振荡器元件以防止由剩余的自旋转矩振荡器磁化造成的擦除包括：所述控制器在所述读取操作的时间提供电流流动，所述电流流动与在所述写入操作的时间的电流流动方向相反。

说明书全文

实现自旋转矩振荡器擦除预防的方法、装置和系统

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及数据存储领域，且更具体地，涉及用于实现微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)中的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的方法、装置和系统。

背景技术

[0002] 很多数据处理应用需要长期的数据存储和典型的高度数据完整性。典型地，这些需求由非易失性数据存储器件来满足。可以通过各种器件来提供非易失性存储或永久介质，最常见的是，通过直接存取存储器件(DASD)，其也被称为硬盘驱动器(HDD)。

[0003] 微波辅助磁记录(MAMR)使用自旋转矩振荡器(STO)，以产生围绕极尖的局部微波辐射，从而改善磁记录过程。使用MAMR，具有高矫顽力的磁性介质可被用于增加位密度。

[0004] 对于用于预防微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)中的自旋转矩振荡器(STO)擦除的有效机制存在需求。

发明内容

[0005] 优选的实施例的各方面提供用于实现自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的方法、装置和系统。优选的实施例的其它重要方面提供这样的方法、装置和系统而实质上没有负面影响，以克服现有技术布置的一些缺点。

[0006] 简言之，提供了用于实现微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的方法、装置和系统。在写入操作的时间，将第一电压施加到MAMR磁头中的STO元件。在读取操作或非写入操作的时间，将第二电压施加到STO元件，以防止在读取操作的时间由STO的剩余磁化造成的STO擦除。附图说明

[0007] 通过从附图中示出的本发明的优选实施例的以下详细描述，可最好地理解本发明以及上述和其它目的和优点，在附图中：

[0008] 图1是示出了根据优选实施例的用于实现微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的系统的框图表示；

[0009] 图2A示出了根据优选实施例的用于微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的示例装置；

[0010] 图2B和图2C示出了用于微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)的示例自旋转矩振荡器(STO)纵横比和操作；

[0011] 图3A和图3B分别示出了根据优选实施例的在读取操作的时间没有电压施加到STO的STO的示例操作和具有电压施加到STO的STO的示例操作；

[0012] 图4和图5分别示出了根据优选实施例的关于STO电流的示例AC场强度和较高的磁场产生层(FGL)的示例波形；

[0013] 图6是示出了根据优选实施例的关于具有和不具有STO 偏压的写入和读取操作的示例STO操作的图表；

[0014] 图7示意性示出了根据优选实施例的关于具有和不具有STO偏压的写入和读取操作的示例STO操作；

[0015] 图8是示出了根据优选实施例的用于实现MAMR HDD中的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的示例操作的流程图；以及

[0016] 图9是示出了根据优选实施例的计算机程序产品的框图。

具体实施方式

[0017] 在本发明的实施例的以下详细描述中，参考了附图，其示出了可以实践本发明的示例实施例。应该理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用其他实施例且可以进行结构改变。

[0018] 本文所使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，并非意在限制本发明。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文另外明确表示。还可以理解的是，当在本说明书中使用词语“包括”和/或“包含”时，说明存在陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或它们的群组。

[0019] 根据优选实施例的特征，提供了用于实现微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的方法、装置和系统。

[0020] 现在参照附图，在图1中，示出了根据优选实施例的用于实现微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的示例系统，其总体指定为附图标记100。系统100包含主机计算机102、存储器件104(诸如硬盘驱动器(HDD)104)，以及主机计算机102和存储器件104之间的接口106。

[0021] 如图1所示，主机计算机102包含处理器108、主机操作系统110和控制代码112。存储器件或微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器104包含控制器114，控制器114耦合到缓冲存储器115(例如通过闪速存储器、动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)的中一个或其组合来实现)且耦合到数据通道116。存储器件或硬盘驱动器104包含实现优选实施例的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的读取/写入(R/W)集成电路(IC)117。存储器件或硬盘驱动器104包含根据优选实施例的运送滑块120的臂118。滑块120在磁盘126的可写入磁盘表面124上飞行(fly)，并且包含用于微波辅助磁记录(MAMR)的至少一个STO，STO例如与滑块120集成。

[0022] 根据优选实施例的特征，由控制器114提供用于自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的STO擦除预防控制130。

[0023] 包含主机计算机102和MAMR HDD 104的系统100以足以理解本发明实施例的简化形式示出。示出的主机计算机102以及存储器件或HDD 104并非意在暗示架构或功能的限制。

[0024] 用于自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的优选实施例可以与各种硬件实现方式和系统以及各种其它的内部硬件器件一起使用。虽然控制代码112被示出为在主机计算机102中，并且控制器114被示出为在硬盘驱动器104中，但是该控制代码112可以驻留在任何合适的位置，诸如与主机计算机102分离的硬盘驱动器104，并且控制器电路114可以驻留在与硬盘驱动器104分离的任何合适的位置，例如，在主机计算机102中等等。

[0025] 现在参照图2A，示出了优选实施例的用于实现微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的总体指定为附图标记200的示例滑块、磁头和磁盘装置。装置200包含记录磁头202，诸如设置有滑块120的MAMR磁头202。MAMR磁头202包含主磁极(MP)204、自旋转矩振荡器(STO)206和磁头写入器的尾部屏蔽208。如图所示，MAMR磁头202包含位于靠近主磁极MP 204的线圈214、读取器216和热飞行高度控制218。HAMR磁头202可选地包含靠近MAMR磁头202的空气轴承表面222的嵌入式接触传感器(ECS)220。

[0026] 现在参照图2B和图2C，分别示出了用于微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)的总体指定为附图标记230、250的示例自旋转矩振荡器(STO)操作和纵横比。

[0027] 现在参照图2B，示出了具有STO 206和主磁极204的示例自旋转矩振荡器(STO)操作230，其示出了垂直磁记录(PMR)232和叠瓦式(Shingled)磁记录(SMR)234，其中连续写入的数据磁道部分地重叠。

[0028] 现在参照图2C，分别示出了用于微波辅助磁记录(MAMR)硬盘驱动器(HDD)的示例自旋转矩振荡器(STO)操作和示例纵横比250。示例STO206被示出为具有STO厚度、STO宽度和STO高度。示例STO 206示出了，随着磁道密度变高(例如，在数据磁道宽度和STO宽度变窄的情形下)，在实现STO擦除的情况下，在读取操作的时间中STO的剩余磁化强度M造成擦除可能性高。取决于STO的纵横比的优化、低磁通密度(BS)材料的选择或制造封闭域的多层结构的磁畴控制与微波辅助作用形成了权衡。

[0029] 图3A和图3B分别示出了根据优选实施例的在读取操作的时间在没有电压施加到STO的情况下STO的示例操作和在电压施加到STO的情况下STO的示例操作，该示例操作分别总体指定为附图标记300、310。如图所示，STO 206包含场产生层(FGL)304和相对于磁盘介质124的自旋极化层(SPL)306，并且在图3A中位于主磁极(MP)204和尾部屏蔽(TS)208之间。在图3A中，示出了在读取操作的时间在没有电压施加到STO且有施加到磁盘介质124的杂散场(stray field)的情况下STO的常规操作300。在图3B中，示出了根据优选实施例的在读取操作的时间在电压施加到STO的情况下的STO 206的STO操作310。STO操作310示出了在最小化杂散场或无杂散场(由所使用的V_STO移除)的情况下，在相反方向上的自旋转矩312和电流314。FGL 304中的磁化的方向由在相反方向上的自旋转矩和电流314的作用来改变。

[0030] 图4和图5分别示出了根据关于相对于水平轴示出的STO电流的示例AC场强度和较高磁场产生层的优选实施例的示例波形，该示例波形分别总体指定为附图标记400、500。在图4中，波形400确认了具有STO电流(正的)的杂散场强度的减少。与写入操作中的电流密度(约3mA)相比，减少效果示出了较低的电流密度。在图5中，波形500确认了在写入操作中具有STO电流(负的)的STO磁场的较高的频率。另一方面，在读取操作中，当TG场为零时，磁场产生层(FGL)的进动频率是相当小的。

[0031] 参照图6，示出了根据优选实施例的关于在有和无STO偏压的情况下写入和读取操作的示例STO操作的图表，该示例STO操作总体指定为附图标记600。对于有STO偏压的写入、无STO偏压的读取、有STO偏压的读取和有另一个STO偏压的读取中的每一个，示出了尾部间隙(TG)场602、STO电流604、STO场606和FGL频率608。尾部间隙(TG)场602表示从主磁极204到STO的FGL层的场。如图所示，在写入具有STO偏压的情况下，TG场602和FLG频率608是非零值。对于根据优选实施例的特征的STO擦除预防，有STO偏压的读取(其提供的STO电流与有STO偏压的写入的STO电流方向相反)提供了最低的STO场。

[0032] 现在参照图7，示意性地示出了根据优选实施例的总体指定为附图标记700的示例STO结构。STO 700包括参考层702、中间层704和磁场产生层(FGL)706。如图中箭头所表示，响应于从参考层702经由中间层704流动到磁场产生层706的电流710，产生外部磁场708。如图所示，电子自旋(electric spin)712产生在参考层702中，电子自旋反射714和通道716通过中间层704，电子自旋718产生在磁场产生层(FGL)706中。由于自旋转移矩720，磁化进动(procession)722在具有自旋转移724和磁场726的磁场产生层(FGL)706中被放大，如相反方向的箭头所表示的。

[0033] 现在参照图8，示出了根据优选实施例的在框802处开始的用于实现MAMR HDD中的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的示例操作的流程图，该流程图总体指定为附图标记800。如在框804中所表示的，在写入操作的时间将第一电压施加到MAMR磁头中的STO元件，且在读取操作或在非写入操作的时间将第二电压施加到STO元件，以防止在读取操作的时间的STO的剩余磁化导致的STO擦除。如在框806中所表示的，当没有进行写入或记录数据时，电压被压(impressed)到STO元件。在框808中所表示的，在数据记录(写入)和非记录(读取)的时间施加的STO电压不同。在框808中，在非记录(读取)时比数据记录(写入)时施加更低的STO电压。在框808中，在数据记录(写入)和非记录(读取)时施加的STO电压在不同的方向。

[0034] 现在参照图9，示出了优选实施例的制品或计算机程序产品900。计算机程序产品900包含计算机可读记录介质902，诸如，软式磁盘、光读高密度磁盘(optically read compact disk)或CD-ROM形式的高容量只读存储器、磁带或其他类似的计算机程序产品。计算机可读记录介质902将程序装置或控制代码904、906、908和910存储在介质902上，用于执行根据图1的系统100中的优选实施例实现MAMR硬盘驱动器的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的方法。

[0035] 在优选实施例的MAMR HDD操作期间，由记录的程序装置或控制代码904、906、908和910定义的一个或多个互相关联的模块的程序指令序列或逻辑组件指导HDD控制器114，用于执行根据图1的系统100中的优选实施例，来实现MAMR硬盘驱动器的自旋转矩振荡器(STO)擦除预防的方法。

[0036] 虽然本发明已经参照附图中所示的本发明的实施例的细节来描述，但这些细节并不意欲限制如所附的权利要求中所要求保护的本发明的范围。

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