научная статья по теме ПОЛЕ ЗАПИСИ ОДНОПОЛЮСНОЙ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ МАГНИТНОЙ ГОЛОВКИ Энергетика

Текст научной статьи на тему «ПОЛЕ ЗАПИСИ ОДНОПОЛЮСНОЙ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ МАГНИТНОЙ ГОЛОВКИ»

УДК 681.586.78

ПОЛЕ ЗАПИСИ ОДНОПОЛЮСНОЙ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ МАГНИТНОЙ ГОЛОВКИ

В. С. Семенов

Рассмотрена возможность применения для высокоплотной магнитной записи на жесткий магнитный диск с продольной записью винчестерского типа однополюсной тонкопленочной магнитной головки. Показано, что однополюсная магнитная головка дает возможность получить требуемые характеристики записи при использовании магнитопровода магнитной головки толщиной 0,3...1,0 мкм и величиной неконтакта менее 0,5 мкм. Получено простое выражение для поля записи от одного полюса, которое может быть использовано для синтеза поля записи двухполюсной тонкопленочной магнитной головки с различными как магнитными, так и геометрическими параметрами отдельно для каждого полюса.

Одним из основных требований к внешним запоминающим устройствам (ЗУ) является повышение их емкости за счет увеличения плотности записываемой информации. При большом разнообразии рассматриваемых в настоящее время принципов построения внешних накопителей, по-видимому, для больших вычислительных систем современным требованиям к реализуемым характеристикам и уровню технологии изготовления наиболее соответствуют ЗУ на магнитных дисках (МД) с продольной записью.

При увеличении плотности записи на МД, соответственно, растут требования к магнитным головкам (МГ) записи и считывания. Настоящая работа посвящена исследованию возможностей совершенствования МГ записи для МД с продольной записью винчестерского типа. Конструкция этих МД позволяет максимально приблизить МГ к МД (на расстояние менее 0,5 мкм) и, таким образом, создать предпосылки для повышения плотности записи информации.

Необходимым условием записи информации, т. е. создания участка с намагниченностью, противоположной исходной намагниченности рабочего слоя МД, является превышение на этом участке максимального значения поля записи (т. е. горизонтальной составляющей поля рассеяния МГ) над коэрцитивной силой рабочего слоя: Нх тах > Нс. Величина Нс является основной характеристикой материала рабочего слоя носителя информации. Значение Нх тах зависит от протекающего по МГ тока, формы и размеров МГ, расстояния между МГ и рабочим слоем (неконтакта).

Для повышения плотности информации необходимо увеличивать допустимую плотность переходов намагниченности (изменение направления намагниченности на противоположное). Для этого необходимо уменьшать ширину перехода. В работе [1] показано, что ширина перехода намагниченности (бит информации на МД) зависит от па-

раметров рабочего слоя МД, а также определяется скоростью изменения поля записи вдоль дорожки, т. е. градиентом изменения поля записи от расстояния вдоль дорожки. При разработке конструкции МГ необходимо стремиться, чтобы на дорожке записи в рабочем слое носителя поле записи удовлетворяло не только условию Нх тах > Нс, но имело бы в месте записи максимальный градиент.

Горизонтальная составляющая поля рассеяния для симметричных двухполюсных МГ, как для массивных, так и для тонкопленочных, достигает максимума в центре рабочего зазора. Для массивных головок поле записи по обе стороны зазора сравнительно медленно спадает до нуля, не имея обратных выбросов, а в тонкопленочных поле записи спадает быстрее, проходит через нуль и достигает минимума у внешних краев полюсных наконечников, спадая затем до нуля. Таким образом, тонкопленочная МГ хотя и обладает большим градиентом изменения поля и должна обеспечивать более высокую плотность информации, имеет недостаток, заключающийся в наличии двух обратных выбросов поля отрицательной полярности, что влечет за собой нерегулярную запись ширины перехода намагниченности (бита информации) и, как следствие этого, рост фазовых сдвигов и шума сигнала считывания в процессе воспроизведения, особенно при высокой плотности информации. Поскольку к искажению информации приводит именно задний выброс, это явление устраняют, создавая асимметричные тонкопленочные МГ, т. е. усложняя конструкцию МГ, при этом задний фронт поля записи делается более пологим и обратный выброс ликвидируется.

Целью настоящей работы является определение поля записи однополюсной тонкопленочной МГ толщиной р, находящейся на расстоянии к от рабочего слоя МД толщиной d, позволяющей устранить обратный задний выброс в распреде-

14

Sensors & Systems • № 2.2007

лении горизонтальной составляющей поля записи МГ.

Использование однополюсных МГ привлекательно, прежде всего, в силу простоты их конструкции. В данной работе проводится исследование их рабочих характеристик для определения их соответствия сформулированным требованиям, предъявляемым для высокоплотной магнитной записи.

Распределение горизонтальной составляющей поля рассеяния однополюсной тонкопленочной МГ можно представить в виде двух асимметричных "полуволн". Одну из этих полуволн принципиально можно использовать в качестве поля записи, другая будет представлять собой передний выброс противоположной полярности, не ухудшающий характеристики записываемого перехода намагниченности. Однако для перехода от принципиальной возможности реализации однополюсной МГ для продольной записи к ее реальному воплощению необходимо определить параметры МГ, дающие возможность удовлетворить необходимые требования к полю записи МГ.

Для аналитического определения поля записи необходимо выбрать адекватную модель распределения намагниченности в магнитопроводе МГ. В данной работе используются результаты исследования доменной структуры, приведенные в статье [2]. В ней была определена краевая зона распределения намагниченности, которая является источником магнитного поля рассеяния записи тонкопленочной МГ. Под действием магнитного поля Н, создаваемого током, проходящим по обмотке МГ, пленочный магнитопровод при значении поля Н > 0,6Му намагничивается однородно по всей длине, и только на торце магнитопровода образуется краевая зона, в которой распределен магнитный заряд с поверхностной плотностью ту = —MS, где Му — намагниченность насыщения магнитопровода МГ.

В этом случае горизонтальная составляющая поля записи Нх определяется простым выражением:

Нх = -2Му (аг^ X - агС« ^хр, (1)

где р — ширина магнитопровода МГ; х — координата вдоль дорожки записи; у — вертикальная координата.

Полученное выражение дает возможность численно определить поле записи горизонтальной составляющей для однополюсной тонкопленочной МГ для различных значений неконтакта у = к + d/2 и толщины магнитопровода р.

Для надежной высокоплотной записи на МД с рабочим слоем из высококоэрцитивного материала необходимо, чтобы Нх тах/2Му > 2.

Проведенные расчеты выражения (1) показали, что

— условие Hx max/2Ms > 2 выполняется в достаточно широком диапазоне толщины магнитопровода p = 0,3...1,0 мкм и для значений неконтакта h + d/2 > 0,3 мкм;

— при значениях неконтакта h + d/2 > 0,25 мкм магнитное поле записи достигает значения Hx max/2Ms > 3, что позволяет записывать информацию на носитель информации с большой коэрцитивной силой.

Полученные результаты показывают, что однополюсную МГ с толщиной магнитопровода 0,3...1,0 мкм можно использовать для высокоплотной магнитной записи на МД при малых значениях неконтакта. Выполнение МГ с использованием только одного полюса позволит упростить конструкцию и, следовательно, технологию изготовления МГ, а также обеспечить более высокую повторяемость поля записи, поскольку уменьшается общее число технологических слоев и влияние разброса их толщины и других параметров на величину поля записи. Само поле записи в сравнении с двухполюсной МГ несколько уменьшается, однако на характеристики перехода намагниченности в рабочем слое МД это не влияет, поскольку градиент поля записи однополюсной МГ имеет высокое значение и изменяется мало.

На основе использования результатов распределения намагниченности, полученного в работе [2], показано, что однополюсная МГ дает возможность получить требуемые характеристики записи при использовании магнитопровода МГ толщиной 0,3...1,0 мкм и величиной неконтакта менее

0.5.мкм. Таким образом, показана принципиальная возможность применения такой МГ для высокоплотной цифровой магнитной записи.

Простое выражение (1) для поля записи от одного полюса может быть использовано для моделирования поля записи двухполюсной тонкопленочной МГ с различными как магнитными, так и геометрическими параметрами отдельно для каждого полюса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Семенов В. С., Факторович А. А. Исследование пилообразной доменной границы в металлических пленках для цифровой магнитной записи. // Микроэлектроника. — 1988. — Т. 17. — Вып. 4. — С. 321—326.

2. Семенов В. С. Исследование доменной структуры в тонкопленочной магнитной головке записи. // Датчики и Системы. — 2006. — № 9. — С. 46—48.

Владимир Семенович Семенов — канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник Института проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН.

® 8-903-235-03-07

E-mail: vsem@butovo.com □

Датчики и Системы • № 2.2007_ 15

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком