(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヘッド・スライダーを含み、磁気ヘッド・スライダーにおけるハードディスク本体との協力用接触面が原子級の平坦な平面であり、前記の磁気ヘッド・スライダーの接触面に少なくとも原子級の平坦な2次元の原子結晶素材の1層からなるコートがあることを特徴とするリード/ライトコンタクトハードディスクの磁気ヘッド。
【請求項２】
前記の磁気ヘッド・スライダーのコートが磁気ヘッド・スライダーの側面までに伸びることを特徴とする請求項1に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記の2次元の原子結晶素材がグラフェン、窒化ホウ素、BCN、フッ化グラフェン、グラフェン酸化物、MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、MoSe2、WSe2、MoTe2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、NbSe2、NbS2、TaS2、TiS2、NiSe2、GaSe、GaTe、InSe、Bi2Se3、雲母、BSCCO、MoO3、WO3、TiO2、MnO2、V2O5、TaO3、RuO2、LaNb2O7、(Ca，Sr)2Nb3O10、Bi4Ti3O12、Ca2Ta2TiO10、Ni(OH)2、Eu(OH)2、層状銅酸化物のいずれかであることを特徴とする請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記の2次元の原子結晶素材がグラフェンであることを特徴とする請求項3に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記の磁気ヘッド・スライダーの寸法が0.1〜1000μmであることを特徴とする請求項3に記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記の磁気ヘッド・スライダーの寸法が10〜1000μmであることを特徴とする請求項5に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項1〜6のいずれかに記載の磁気ヘッドとハードディスク本体を含み、該ハードディスク本体は、磁気媒体層及び該磁気媒体層上に配置された原子級の平坦な表面を有する2次元の原子結晶素材またはダイヤモンドライクナノコンポジット薄膜の少なくとも1層からなる保護層を含むことを特徴とするハードディスク機器。
【請求項８】
前記のハードディスク本体の保護層が原子級の平坦なダイヤモンドライクナノコンポジット薄膜であることを特徴とする請求項7に記載のハードディスク機器。
【請求項９】
前記の保護層の2次元結晶素材がグラフェン、窒化ホウ素、BCN、フッ化グラフェン、グラフェン酸化物、MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、MoTe2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、NbSe2、NbS2、TaS2、TiS2、NiSe2、GaSe、GaTe、InSe、Bi2Se3、雲母、BSCCO、MoO3、WO3、TiO2、MnO2、V2O5、TaO3、RuO2、LaNb2O7、(Ca，Sr)2Nb3O10、Bi4Ti3O12、Ca2Ta2TiO10、Ni(OH)2、Eu(OH)2、層状銅酸化物のいずれかであることを特徴とする請求項7に記載のハードディスク機器。
【請求項１０】
データを取り出す際に当たり、前記の磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体との間で始終にファン・デル・ワールス力による原子接触を保ち、原子接触のバランス距離が当該原子接触中のファン・デル・ワールス力の作用ポテンシャルの最低点にあることを特徴とする請求項7に記載のハードディスク機器。
【請求項１１】
前記の磁気ヘッド・スライダーのコートの素材がハードディスク本体の保護層の素材と同一ではないことを特徴とする請求項9に記載のハードディスク機器。
【請求項１２】
前記の磁気ヘッド・スライダーのコートの素材がハードディスク本体の保護層の素材と同一であることを特徴とする請求項9に記載のハードディスク機器。
【請求項１３】
前記の磁気ヘッド・スライダーに2次元の原子結晶素材の単位胞の寸法を変えさせることができる実行機関があることを特徴とする請求項12に記載のハードディスク機器。
【請求項１４】
前記の実行機関が発熱装置、圧電装置または振動装置であることを特徴とする請求項13に記載のハードディスク機器。
【請求項１５】
前記の実行機関が磁気ヘッド・スライダーを連続して横向きに振動させるための圧電セラミックであることを特徴とする請求項14に記載のハードディスク機器。
【請求項１６】
検出装置を含む制御装置も含み、リーダーが動作するまでに制御装置が実行機関をONし、リード/ライトの過程に検出装置により磁気ヘッド・スライダーの2次元の原子結晶素材とハードディスク本体の2次元の原子結晶素材が同等配置であると検出する場合、実行機関がONすることを特徴とする請求項14に記載のハードディスク機器。
【請求項１７】
磁気ヘッド・スライダーに2次元の原子結晶素材を移転する方法であって、下記のステップ、
ａ．成長基体にある2次元の原子結晶素材層を提供する、
ｂ．転写基体を2次元の原子結晶素材層に塗り、2次元の原子結晶素材層との間に密着層を形成する、
ｃ．成長基体を除去する、
ｄ．2次元原子結晶層を磁気ヘッド・スライダーに密着し、転写基体及び密着層を除去し、スライダーのコートを形成し、2次元結晶素材コートのある磁気ヘッド・スライダーを取得する、
を含み、
ステップdまでに磁気ヘッド・スライダーの密着される表面を原子級の平坦な平面に研磨することを特徴とする方法。
【請求項１８】
ステップcで、成長基体を除去してから、2次元の原子結晶素材層の単位胞の寸法を変えさせるステップも含み、単位胞の寸法が変えられた後の2次元の原子結晶素材層を磁気ヘッド・スライダーに密着することを特徴とする請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
ステップdの後に2次元の原子結晶素材層の単位胞の寸法を変えさせるステップも含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
【請求項２０】
磁気ヘッド・スライダーの変形により2次元結晶素材層の単位胞の寸法を変えることを特徴とする請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
前記の磁気ヘッド・スライダーに磁気ヘッド・スライダーを連続して横向きに振動させることができる圧電セラミックがあることを特徴とする請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
磁気ヘッド・スライダーを製造する方法であって、下記のステップ、
ａ．原子級の平坦な金属ベースで2次元の原子結晶素材を外延して成長させるが、当該金属ベースが2次元の原子結晶素材の格子定数と同一ではない、
ｂ．金属ベースで成長している2次元の原子結晶素材をベースと一体にし、磁気ヘッド・スライダーを製造する、
を含む方法。
【請求項２３】
ステップaまでに磁気ヘッド・スライダーの寸法により金属ベースを切断することを特徴とする請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
ステップaの後に磁気ヘッド・スライダーの寸法により2次元の原子結晶素材の成長のための金属ベースを切断することを特徴とする請求項22に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記憶機器に関し、具体的に、渉及一種リード/ライトの際に当たりハードディスク本体と始終に原子接触を保つことができる磁気ヘッド構成、ハードディスク本体及び一種ハードディスク機器に関する。本発明は磁気ヘッド・スライダーに2次元の原子結晶素材層を移転する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハードディスクドライブ（hard disk drive、「HDD」と略す）は動作の場合に一般的に磁気ヘッドがハードディスク本体の上で飛行するモードを利用し、ディスクと決まった距離を保ち、磁気ヘッドがディスクの半径方向に沿って移動し、静止（非動作）の場合に磁気ヘッドがディスクに対して接触形のON・OFF状態を示す。
【０００３】
磁気記憶技術はニアフィールド技術であり、磁気情報をリード/ライトする場合、磁界の強さが磁気ヘッドと磁気媒体との間の長くなるの距離に伴って向上し、指数減衰を示す。現在、快速でディスクにある磁気情報をリード/ライトする場合の正確度を保証するために、磁気記憶ユニットの寸法が小さくなる一方であり、磁気ヘッドリーダーと磁気媒体との間の距離が近くなる一方である。但し、この近くなる距離が磁気ヘッドの飛行高さ、磁気ヘッド・スライダー表面のダイヤモンドライク薄膜の厚さ及び磁気媒体上部のダイヤモンドライク薄膜の厚さと潤滑層の厚さなどに限られるものである。
【０００４】
ディスクで、磁気ヘッドコンポネントの中核的部品として、磁気ヘッド・スライダーは二つの機能がある。その一、安定にディスク表面の上部で飛行し、ディスク表面の高さに応じて俯仰、転覆及びスイングなどの動作を行うことができるように、その表面にディスク表面と空気軸受を形成できるグラフがある。その二、リード/ライト磁気ヘッド及び関係データの転換回路を負荷している。よって、適切な磁気ヘッド・スライダー構成及び形状は磁気記憶技術の改善に対してきわめて重要である。日増しに向上しているハードディスク記憶容量及びディスク記憶媒体の日増しに小さくなっている顆粒日益減小につれて、データのアクセスの信頼性を保証するために、磁気ヘッドの飛行高さも低くなる一方である。そのために、磁気ヘッド・スライダーの日増しに降下する体積及び重量が必要である。
【０００５】
従来の飛行モードのハードディスクの外に、中国特許ZL201010115892.1（発明の名称：ハードディスク機器）は接触形のリード/ライトのハードディスク機器を開示した。それによると、摩擦力の小さい原子級の表面の滑らかな素材で磁気ヘッド及びハードディスク本体を覆い、当該原子級の滑らかな表面間のファン・デル・ワールス力の支持で磁気ヘッドとハードディスク本体との間の距離を短くする。この特許によると、磁気ヘッドの下表面素材とハードディスク本体の上表面素材との間のファン・デル・ワールスのフレキシブルな支持で従来の飛行モードを代替し、磁気ヘッドとハードディスク本体との間の距離を従来の飛行モードの2〜5nmから1nm以下に降下する同時に、磁気ヘッドの下表面及びハードディスク本体の表面を包んだ1層原子層素材で小さな摩擦力及び「接触形」の動作を形成する。但し、前記の「小さな摩擦力」に関する明確な定義がなく、相変わらずとても小さな摩擦力があると理解されるのが普通である。磁気ヘッド及びハードディスク本体を覆う原子級の表面の滑らかな素材が同一である場合（例えば、グラフェン）、共度現象があるために、磁気ヘッドは接触形のリード/ライト中に磁気ヘッド及びハードディスク本体表面素材の摩耗が発生し、ディスクの破壊につながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術にある課題を解決するために、本発明によるリード/ライト超潤滑の原子接触形のハードディスクの磁気ヘッドはリード/ライトの際に当たりハードディスク本体と始終に原子接触を保つことができ、二者が超潤滑という状態にある。「原子接触」とは原子級の平坦な表面の2層が相互に平行し、インターフェイスの2層の間に異物がほとんどなく、インターフェイスの間で原子が化学結合を形成しなく、インターフェイス同士がファン・デル・ワールス力により接触することであり、「超潤滑」とはインターフェイス同士の相対運動の場合に摩擦力が大体にゼロである状態のことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的に達成するために、本発明は、磁気ヘッド・スライダーを含むリード/ライトコンタクトハードディスクの磁気ヘッドを提供する。前記の磁気ヘッド・スライダーでハードディスク本体と協力するための接触面が原子級の平坦な平面であり、前記の磁気ヘッド・スライダーの接触面に原子級の平坦な一種の2次元の原子結晶素材からなるコートの少なくとも1層があり、データを取り出す際に当たり、前記の磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体との間で始終に原子接触を保ち、原子接触のバランス距離が当該原子接触中のファン・デル・ワールス力の作用ポテンシャルの最低点にある。
【０００８】
スライダーとハードディスク本体との摩擦力を小さくするために、前記のコートが磁気ヘッド・スライダーの下表面から側面までに伸びる。
【０００９】
本発明によると、2次元の原子結晶素材がグラフェン、窒化ホウ素、BCN、フッ化グラフェン、グラフェン酸化物、MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、MoSe2、WSe2、MoTe2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、NbSe2、NbS2、TaS2、TiS2、NiSe2、GaSe、GaTe、InSe、Bi2Se3、雲母、BSCCO、MoO3、WO3、TiO2、MnO2、V2O5、TaO3、RuO2、LaNb2O7、(Ca，Sr)2Nb3O10、Bi4Ti3O12、Ca2Ta2TiO10、Ni(OH)2、Eu(OH)2、層状銅酸化物のいずれかである。
【００１０】
本発明の望ましい実施例によると、前記の磁気ヘッド・スライダーのコートの2次元の原子結晶素材がグラフェンである。
【００１１】
望ましくは、前記の磁気ヘッド・スライダーの寸法が0.1〜1000μmである。  
【００１２】
望ましくは、前記の磁気ヘッド・スライダーの寸法が10〜1000μmである。  
【００１３】
本発明は前記の磁気ヘッド及びハードディスク本体を含むハードディスク機器も提供する。前記のハードディスク本体は、磁気媒体層及び該磁気媒体層に配置された原子級の平坦な表面を有する少なくとも1層の2次元の原子結晶素材またはダイヤモンドライクナノコンポジット薄膜からなる保護層を含む。
【００１４】
望ましくは、前記のハードディスク本体の保護層は原子級の平坦なダイヤモンドライク薄膜である。
【００１５】
望ましくは、前記のハードディスク本体の保護層の2次元の原子結晶素材がグラフェン、窒化ホウ素、BCN、フッ化グラフェン、グラフェン酸化物、MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、MoSe2、WSe2、MoTe2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、NbSe2、NbS2、TaS2、TiS2、NiSe2、GaSe、GaTe、InSe、Bi2Se3、雲母、BSCCO、MoO3、WO3、TiO2、MnO2、V2O5、TaO3、RuO2、LaNb2O7、(Ca，Sr)2Nb3O10、Bi4Ti3O12、Ca2Ta2TiO10、Ni(OH)2、Eu(OH)2、層状銅酸化物のいずれかである。
【００１６】
本申請で、磁気ヘッド及びハードディスク本体の相互に接触する接触面（即ちコート及び保護層）のための素材は共に2次元の原子結晶素材を含むので、二者用の素材が同一である場合、共度現象が発生することがある。よって、本申請の方案の一種として、磁気ヘッド・スライダーのコートの素材がハードディスク本体の保護層の素材と同一ではない。磁気ヘッド・スライダーのコートの素材がハードディスク本体の保護層の素材と同一である場合では次のとおりである。
【００１７】
望ましくは、前記の磁気ヘッド・スライダーに2次元の原子結晶素材の単位胞の寸法を変えさせることができる実行機関がある。
【００１８】
望ましくは、前記の実行機関が発熱装置、圧電装置または振動装置である。
【００１９】
望ましくは、前記の実行機関が磁気ヘッド・スライダーを連続して横向きに振動させるための圧電セラミックである。
【００２０】
望ましくは、検出装置を含む制御装置も含み、リーダーが動作するまでに制御装置が実行機関をONし、リード/ライトの過程に検出装置で磁気ヘッド・スライダーのコートの2次元の原子結晶素材とハードディスク本体の保護層の2次元の原子結晶素材が同等配置であると検出すると、実行機関がONする。
【００２１】
本発明では下記のステップを含む磁気ヘッド・スライダーに2次元の原子結晶素材を移転する方法も提供する。
【００２２】
ａ．成長基体で成長する2次元の原子結晶素材層を提供する。  
【００２３】
ｂ．転写基体を2次元の原子結晶素材層に塗り、2次元の原子結晶素材層との間に密着層を形成する。  
【００２４】
ｃ．成長基体を除去する。
【００２５】
ｄ．2次元の原子結晶素材層を磁気ヘッド・スライダーに密着し、転写基体及び密着層を除去し、スライダーのコートを形成し、2次元結晶素材コートのある磁気ヘッド・スライダーを取得する。  
【００２６】
望ましくは、ステップｄまでに磁気ヘッド・スライダーの密着される表面を原子級の平坦な平面に研磨する。  
【００２７】
望ましくは、ステップcで成長基体を除去してから2次元の原子結晶素材層の単位胞の寸法を変えさせるステップも含み、単位胞の寸法が変えられた後の2次元の原子結晶素材層を磁気ヘッド・スライダーに密着する。
【００２８】
望ましくは、ステップdの後に2次元の原子結晶素材層の単位胞の寸法を変えさせるステップも含む。
【００２９】
望ましくは、磁気ヘッド・スライダーの変形により2次元の原子結晶素材層の単位胞の寸法を変える。
【００３０】
望ましくは、前記の磁気ヘッド・スライダーに磁気ヘッド・スライダーを連続して横向きに振動させることができる圧電セラミックがある。
【００３１】
本発明では下記のステップを含む磁気ヘッド・スライダーを製造する方法も提供する。
【００３２】
ａ．原子級の平坦な金属ベースで2次元の原子結晶素材を外延して成長させる。当該金属ベースが2次元の原子結晶素材の格子定数と同一ではない。
【００３３】
ｂ．金属ベースで成長している2次元の原子結晶素材をベースと一体にし、磁気ヘッド・スライダーを製造する。
【００３５】
望ましくは、ステップaまでに磁気ヘッド・スライダーの寸法により金属ベースを切断する。
【００３６】
望ましくは、ステップaの後に磁気ヘッド・スライダーの寸法により2次元の原子結晶素材の成長のための金属ベースを切断する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明では、磁気ヘッド・スライダーの設計は従来のハードディスク磁気ヘッド・スライダーの複雑な表面グラフ化の設計と同一ではなく、その下表面が平面であり、磁気ヘッド・スライダーの下表面に原子級の平坦な表面がある2次元の原子結晶素材層があるので、磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体との間で原子接触の状態で超潤滑状態を示させることができる。即ち、二者の間の摩擦力が大体にゼロである。それによりリード/ライトの場合に磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体との超潤滑の原子接触に達成し、従来の空気サスペンション・リード/ライト技術と顕著に違っている。磁気ヘッド・スライダーがハードディスク本体と原子接触してから、磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体との間の距離が大いに近くなる同時に、2次元の原子結晶素材層の特性により、完全に従来の磁気ヘッド・スライダーの中のDLC保護層を代替し、保護層の厚さを薄くすることができ、磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体との間の距離も近くなる。他の角度から見れば、ディスクの記憶密度を向上できる。同時に、本発明による磁気ヘッド・スライダーは複雑なグラフ化表面がなく、構成が簡単であり、動作の際に当たり、磁気ヘッドとハードディスク本体との間に超潤滑状態にあり、それとディスクの動作の安定性が向上し、コンパクトなハードディスク機器に達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明におけるハードディスク機器中の磁気ヘッド・スライダー及びハードディスク本体の構成図
【図２】本発明における2次元の原子結晶素材層を移転するプロセスチャート
【図３】磁気ヘッド・スライダー及びハードディスク本体の実施形態の1種の構成図
【図４】磁気ヘッド・スライダー及びハードディスク本体の他の実施形態の構成図
【図５ａ】原子級の平坦な表面層の間の3種の異なる積み込み方式
【図５ｂ】原子級の平坦な表面層の間の3種の異なる積み込み方式
【図５ｃ】原子級の平坦な表面層の間の3種の異なる積み込み方式
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面と共に本発明の技術案について説明する。
【００４０】
本発明では新規磁気ヘッド構成を提出する。本発明によると、磁気ヘッド・スライダーの下表面の複雑な設計を滑らかな設計に変え、磁気ヘッド・スライダーの下表面がハードディスク本体の上表面と平行するようにする。既知の研磨技術で磁気ヘッド・スライダーの下表面の研磨を行って原子級の平坦な表面を取得し、2次元の原子結晶素材（例えば、グラフェン）移転技術または成長技術で磁気ヘッド・スライダーの下表面に2次元の原子結晶素材（例えば、グラフェン）の1層または多層に覆われている。磁気ヘッド・スライダーの側面がハードディスク本体に傷を付けないように、当該コートは磁気ヘッド・スライダーの下表面からその側面に伸びてもいい。同時に、コートがその側面の伸びるのはコートの縁のダングリングボンドとハードディスク本体表面のダングリングボンドとの結合による大きな摩擦を避けるためである。
【００４１】
磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体と原子接触をする場合、二者の間は超潤滑状態であり、即ち、摩擦力が大体にゼロであり、摩耗がなく、または微小な摩耗しかない。言い換えれば、ハードディスクが動作する場合、磁気ヘッド・スライダーの下表面とハードディスク本体の上表面が始終に原子接触を保つことができ、ハードディスク本体及び磁気ヘッドを損壊する恐れがない。それによりリード/ライトの場合に磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体との接触に達成し、大いに従来の飛行距離を近くする同時に、磁気ヘッド・スライダーにある2次元の原子結晶素材（例えば、グラフェン）が従来のダイヤモンドライク薄膜を代替できるので、保護膜の厚さを薄くすることができる。
【００４２】
図１に本発明におけるハードディスク機器の中の磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体の構成図を示す。磁気ヘッド・スライダー2とハードディスク本体1が協力する接触面が平面である。この設計により、複雑な磁気ヘッド・スライダーグラフを簡単な平面にする。ここの接触は原子接触である。「原子接触」とは原子級の平坦な表面の2層が相互に平行し、インターフェイスの2層の間に異物がなく、インターフェイスの間の原子が化学結合を形成しなく、インターフェイスの間に分子間作用（ファン・デル・ワールス作用）の接触形式しかない。
【００４３】
原子級の平坦な表面の２つが相互に接触する過程に、近くなる距離につれて、ファン・デル・ワールス作用力が主に吸引状態から排斥状態になり、その中のある距離で吸引と排斥がバランス状態に達する。バランス状態の場合、ファン・デル・ワールス力の作用ポテンシャルが一番低い。これはこの分野の公知である。
【００４４】
ここで、「接触面」とは磁気ヘッド・スライダー2とハードディスク本体1が原子接触をする表面のことである。前記の磁気ヘッド・スライダー2の接触面に少なくとも原子級の平坦な2次元の原子結晶素材の1層からなるコート3がある。コート3は単結晶グラフェンでも他の2次元の原子結晶でもいい。前記の2次元の原子結晶素材とは層状構成の2次元素材のことであり、素材の厚さ方向に1つまたは若干の原子しかない。データを取り出す際に当たり、前記の磁気ヘッド・スライダー2とハードディスク本体1が始終に原子接触を保つ。2次元の原子結晶素材（例えば、グラフェン）の原子級の平坦な表面とは素材の結晶方向の表面に原子級の階段がないことである。前記の2次元の原子結晶素材はグラフェン、窒化ホウ素、BCN、フッ化グラフェン、グラフェン酸化物、MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、MoSe2、WSe2、MoTe2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、NbSe2、NbS2、TaS2、TiS2、NiSe2、GaSe、GaTe、InSe、Bi2Se3、雲母、BSCCO、MoO3、WO3、TiO2、MnO2、V2O5、TaO3、RuO2、LaNb2O7、(Ca，Sr)2Nb3O10、Bi4Ti3O12、Ca2Ta2TiO10、Ni(OH)2、Eu(OH)2、層状銅酸化物のいずれかである。
【００４５】
本発明における磁気ヘッドコートの望ましい実施例はグラフェン（Graphene）を利用したものである。グラフェンは炭素原子からなる1層片状構成の素材、炭素原子がsp2混成軌道で六角形のハニカム格子を構成する平面薄膜、炭素原子の1つの厚さしかない2次元素材、今まで世界で一番薄いが一番硬いナノ素材である。前記の構成の磁気ヘッド・スライダーがハードディスクに応用されてから、ハードディスク本体の表面素材と原子接触をする際に当たり超潤滑状態を示す。即ち、二者の間の摩擦力が大体にゼロであり、摩耗がないまたは微小である。それにより、ハードディスクが動作する場合、磁気ヘッド・スライダーの下表面がハードディスク本体の表面と始終に原子接触を保つことができ、ハードディスク本体及び磁気ヘッドを損壊する恐れがない。即ち、リード/ライトの際に当たり磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体との接触に達成できる。
【００４６】
データを取り出す際に当たり、磁気ヘッド・スライダーの側面がハードディスク本体に傷を付けて超潤滑状態に影響を及ぼすことがないように、前記のグラフェン層または他の2次元の原子結晶素材層が磁気ヘッド・スライダー2の下表面からその側面に伸びる。即ち、磁気ヘッド・スライダー2の側面にグラフェン層または他の2次元の原子結晶素材層がある。同時に、グラフェン層または他の2次元の原子結晶素材がその側面までに伸びるのはグラフェンまたは他の2次元の原子結晶素材縁のダングリングボンドとハードディスク本体表面のダングリングボンドとの結合による大きな摩擦を避けるためである。
【００４７】
磁気ヘッド・スライダー2の特徴寸法は0.1〜1000μm（長、幅）に設計する。この場合、コート3も磁気ヘッド・スライダーの寸法に応じて調整しなければいけない。例えば、前記の寸法が0.1〜1000μmである。磁気ヘッド・スライダー2とハードディスク本体1は動作の場合に始終に原子接触をするので、磁気ヘッド・スライダー2がハードディスク本体1と正圧力を発生する。磁気ヘッド・スライダー2とハードディスク本体1との間に大きな圧力が発生してハードディスク本体の表面を摩耗することを避けるために、磁気ヘッド・スライダー2の寸法を10〜1000μmに設計する。この場合、大寸法の磁気ヘッド・スライダーと呼ばれ、グラフェン層または他の2次元の原子結晶素材層についても磁気ヘッド・スライダーに応じる寸法にしなければいけない。
【００４８】
化学蒸着（CVD）で前記のコートを行うことができる。例えば、化学蒸着法でグラフェンを製造する場合、有機ガス（メタン、エチレンなど）、液体（エタノールなど）または固体（樟脳、蔗糖など）を利用するのが普通である。グラフェンを製造するための化学蒸着装置の本体が抵抗炉であり、石英管を反応室、エタノール（例として）を炭素源、金属箔（例えば、銅箔）をベースにする。反応溶液が精密流ポンプで毛細管を通じて反応室に輸入される。炭素源が高温反応エリアで反原子を分解し出して金属ベースに堆積して連続するグラフェン薄膜を形成する。本発明では、成長済の大寸法のグラフェンを磁気ヘッド・スライダーに移転して磁気ヘッド・スライダー表面の原子級の平坦な表面に達成する。
【００４９】
図2では、グラフェンを例にして2次元の原子結晶素材をスライダーに移転する技術について説明した。そのステップが次のとおりである。
【００５０】
ａ．単結晶グラフェンが基体で成長するようにする。
【００５１】
ｂ．転写基体でグラフェンの表面を押す。転写基体は一般にPMMA、PDMSなどのポリマーであり、転写基体とグラフェンとの間に形成した密着層に強い密着力がある。
【００５２】
ｃ．溶液（塩化鉄溶液など）で成長基体を除去する。
【００５３】
ｄ．単結晶グラフェンが密着した転写基体を磁気ヘッド・スライダー（目安基体）に密着し、転写基体で磁気ヘッド・スライダーの下表面を覆い、その側面までに伸び、密着してから有機溶液（アセトンなど）でグラフェン表面の密着層及び転写基体を除去する。
【００５４】
スライダーの下表面及び一部の側面に原子級の平坦な表面を形成する単結晶グラフェンがある。
【００５５】
前記の寸法が10〜1000μmにある大寸法の磁気ヘッド・スライダーに対して、大寸法の単結晶グラフェンの成長のために、大寸法の2次元の原子結晶素材の成長、移転が必要である。次に大寸法の単結晶グラフェンの成長方法を提供する。大寸法の単結晶グラフェン（〜5mm）を合成する場合、銅を触媒にし、低圧で化学蒸着（CVD）を行う。その中、混合ガスがアルゴンガス、水素ガス及び希釈されたメタン（500p.p.mメタンバランスをアルゴンガス周囲に置く）、メタンがグラフェンの成長のための炭素源である。塩酸の水溶液（HCL/H2Oの割合：1:10）で厚さ25μmの銅片を洗浄してからイソプロピルアルコールで3回洗い流し、窒素ガスで乾燥する。乾燥した銅片をCVDの高温管式炉に置く。反応用石英管は直径が1フィートである。管式炉の全体に対して10mTorrの真空までにガスを30分に排出する。次に、再び石英管に窒素ガスまたは窒素ガスと水素ガスとの混合ガスの300sccmを入れ、1070℃（温度が前の20分に向上に、最後の5分に安定になる）までに石英管に対して25分に加熱する。次に、希釈されたメタンガス及び水素ガスを石英管に入れ、1070℃でグラフェンの成長を行う。その中、水素ガスとメタン炉のモル比が1320〜8800、気圧が1〜1000mbrにある。最後に、石英管を室温までに焼き入れて成長を完成する（冷却速度：〜200℃/min）。
【００５６】
次に大寸法の単結晶グラフェンを移転する方法を説明する。湿式で銅製ベースを腐食して成長する大寸法の単結晶グラフェンを大寸法の磁気ヘッド・スライダーに移転する。成長中に、銅片の2面でグラフェンが成長し、1側のグラフェン表面にPMMAの1層を塗り、120℃で2分にあぶる。サンプルの他の側をO2P1asmaに連続して60分に暴露してこの側で成長しているグラフェンを除去する。次に、銅腐食剤で銅片を腐食して自由に銅腐食剤の表面で浮遊するPMMA/graphene薄膜を取得する。HCLと脱イオン水との混合液（1:10）でPMMA/graphene薄膜を洗浄してから脱イオン水で何回に洗浄してから大寸法の磁気ヘッド・スライダーに移転し、磁気ヘッド・スライダーの下表面及び側面を包む。空気で乾燥してから、アセトンでPMMAを溶解し、イソプロピルアルコールでベースを洗い流する。最後に、グラフェンを銅製ベースから大寸法の磁気ヘッド・スライダーに移転できるようになる。
【００５７】
ハードディスクの中のハードディスク本体1は磁気記録の媒体である。ハードディスク本体1は基体が表面がきわめて滑らかである（RMS粗さ：0.2nm）ガラス製ディスクまたはアルミ製ディスクであり、その2側の表面に複数のメッキ層があり、ハードディスクのデータが厚さ約30 nmの磁性層に記憶される。摩耗及び腐食から相対的に柔らかな磁性層を保護するように、従来のディスクの本体は磁性層に厚さ約1〜3nmのダイヤモンドライク塗装層（DLC層）があり、DLC層に耐摩耗性を向上するための厚さ1〜2nmの潤滑層がある。
【００５８】
本発明における磁気ヘッド・スライダーはハードディスク本体との原子接触面にグラフェン層または他の2次元の原子結晶素材層の1層または若干層がある。ハードディスクが動作する場合、磁気ヘッド・スライダーの接触面がハードディスク本体の表面と原子接触を保つ。重力及び振動が原子接触の距離を引き起こすことがあるが、本設計によると、原子接触エリアの損傷または接触離脱を引き起こす恐れがない。
【００５９】
ハードディスク本体1の保護層として、従来のダイヤモンドライク炭素膜10を保留するが、元のダイヤモンドライク表面の潤滑層を除去する（図3参照）。本発明の磁気ヘッド・スライダー2がハードディスク本体1に原子級の表面がある滑らかなダイヤモンドライク薄膜10と原子接触をする際に当たり超潤滑の状態にある。即ち、二者の間の摩擦力が大体にゼロであり、摩耗がないまたは微小である。当該保護層は他の方式が原子級の平坦な表面がある2次元の原子結晶素材である。本発明の磁気ヘッド・スライダー2がハードディスク本体1の2次元の原子結晶素材と同一ではない場合、超潤滑の状態にある。即ち、二者の間の摩擦力が大体にゼロであり、摩耗がないまたは微小である。但し、本発明の磁気ヘッド・スライダー2がハードディスク本体1の2次元の原子結晶素材と同一である場合、2つの接触面が相互に回転する際に当たり、整合現象が発生し、超潤滑状態を破壊する。
【００６０】
その中、磁気ヘッド・スライダー2とハードディスク本体1の素材が同時にグラフェン層であることを例にすると、磁気媒体層で直接に原子級の平坦な表面があるグラフェン層11を堆積たり、移転し（図4参照）、データを取り出す際に当たり、磁気ヘッド・スライダー2がハードディスク本体1の表面と原子接触を行い、ハードディスク本体1の上表面と磁気ヘッド・スライダー2の下表面の素材が共にグラフェンである場合、ハードディスク本体1の上表面と磁気ヘッド・スライダー2の下表面が不整合接触の場合に超潤滑状態にある。言い換えれば、上下表面の接触運動中に、摩擦力が大体にゼロであり、摩耗ないまたは微小摩耗に達する。
【００６１】
多層グラフェン層における六方格子の構成が決まったものであるが、層と層の間の積み込み方式が複数である。その中、最低のエネルギーの方式がAB積み込みである（図5a参照）。図の中、黒丸及びリングで示される原子がそれぞれ石墨片の1層を構成する。このAB積み込みの方式で、上下に位置が重合する原子が半数であり、他の半数の原子が他の1層の原子の正六角形格子の中心に落ちる。AB積み込みの外に、図5bの通りに、AA積み込みも局部結合エネルギーのきわめて小さな方式である。この場合、上下原子は位置が完全に合わせる。AA積み込み方式はAB積み込み方式の平行移動から取得できる。図5cの通りに上下2層原子を相対的に回転させると、60度の整数倍に回転する外に、上下2層の格子は方向取りが相応しなくなる。この場合、上下原子層の間の相互作用がかわるがわる変化し、上下層が平行移動をする場合、層間結合ポテンシャル・エネルギーの上下波動が抑えられ、緩やかなポテンシャル・エネルギー面が現れる。これは不整合（incommensurate）の配列と呼ばれるが、AB、AA積み込みは整合（commensurate）のインターフェイスである。よって、単結晶石墨にとって、層間の積み込み特性が層間の摩擦力に影響を及ぼす。即ち、超潤滑状態がなくなる。前記の通りに、不整合の状態で、層間で相対的に滑走するポテンシャル・エネルギーがあまり変わらないので、それによる摩擦力が整合状態より小さい。不整合接触の場合、層間で滑走が発生する場合に構成の超潤滑状態にある。即ち、層間の摩擦力が大体にゼロであり、摩耗がないまたは微小である。
【００６２】
本発明の技術方案について、望ましい方式が2層グラフェンの間で非同等配置であり、二者の間が超潤滑状態となるようにする。即ち、摩擦力が最小となり、大体にゼロになる同時に、摩耗がないまたは微小である。
【００６３】
磁気ヘッド・スライダーのコートとディスク表面の素材が同一の2次元の原子結晶素材である場合、二者の運動中に整合状態が発生する。整合による大きな摩擦がないように、磁気ヘッド・スライダーに移転した2次元の原子結晶素材に対する処理が必要である。磁気ヘッド・スライダーのコートがグラフェンである場合、下記の通りに磁気ヘッド・スライダーに磁気ヘッド・スライダーを変形させたり、回転させたりすることができる実行機関を設置する。
【００６４】
（１）磁気ヘッド・スライダーに加熱装置（発熱コンポネント）を設置する。その目的は磁気ヘッド・スライダーを変形させる同時に、磁気ヘッド・スライダーに吸着したグラフェンもスライダーにつれて微小の引き伸びを形成し、それによりグラフェン単位胞の寸法を変えるということである。それにより、磁気ヘッド・スライダーにあるグラフェンが引き伸びによりハードディスク本体の上表面とずっと格子アンマッチの状態、即ち、不整合超潤滑状態を保つ。よって、整合接触が効果的に避けられる。図１は変化を示す図である。磁気ヘッド・スライダー2は発熱コンポネントにより変形し、グラフェンの微小の引き伸びを引き起こし、最終の磁気ヘッド・スライダー2a及びグラフェン層3aを形成する。
【００６５】
（２）磁気ヘッド・スライダーに磁気ヘッド・スライダーを変形させることができる変形機械装置（圧電装置など）が内蔵する。同時に、磁気ヘッド・スライダーに吸着したグラフェン層が磁気ヘッド・スライダーに伴って微小の引き伸びを形成してグラフェン単位胞の寸法変える。それにより、磁気ヘッドの下表面にあるグラフェンがハードディスク本体の上表面とずっと格子アンマッチの状態、即ち非共度超潤滑状態を保つ。よって、整合接触が効果的に避けられる。例えば、磁気ヘッド・スライダーに圧電セラミックを加えると、運動中に始終に磁気ヘッドの下表面で横向きの伸縮運動をさせ、横向きの振動を形成することができるので、磁気ヘッドの下表面とディスクの上表面の運動中の整合状態が避けられる。同時に、この圧電装置は磁気ヘッド・スライダーの横向きの振動にも達することができるので、常に磁気ヘッドグラフェン層の格子寸法を変え、整合による大きな摩擦が避けられる。
【００６６】
前記の引き伸びのステップはグラフェン層を移転する際に当たり行うことができ、例えば、成長ベースを除去してから従来の技術で既知の方法でグラフェン層の単位胞の寸法を変えて、単位胞の寸法が変わった後のグラフェン層を磁気ヘッド・スライダーに密着することができるが、グラフェン層の吸着した磁気ヘッド・スライダーを取得してからグラフェン層の単位胞の寸法を変えてもいい。
【００６７】
前記の引き伸びのステップはリード/ライトデータする際に当たりしてもいい。この場合、検出装置（例えば、二者の間のせん断強さの検出）を含む制御装置を含む。リーダーのリード/ライト中に、検出装置で磁気ヘッド・スライダーグラフェン層とハードディスク本体グラフェン層の間が同等配置であると検出する場合、リード/ライト中のリアルタイムのモニターリング調整に達成するように、二者の間が非同等配置となるまで実行機関がONして磁気ヘッド・スライダー上グラフェン層の単位胞の寸法を変える。もちろんのこと、リーダーが動作するまでに制御装置の実行機関がONして磁気ヘッド・スライダーとハードディスク本体との間が非同等配置となるようにしてもいい。
【００６８】
整合現象を避けるために、本発明では下記のステップを含む磁気ヘッド・スライダーを製造する方法も提供する。
【００６９】
ａ．2次元結晶素材が原子級の平坦な金属成長ベースで外延成長を行う。前記の金属ベースは2次元の原子結晶素材の格子定数と同一ではない。
【００７０】
ｂ．成長ベースで成長する2次元の原子結晶素材をベースと一体にし、磁気ヘッド・スライダーを製造する。
【００７１】
本発明の磁気ヘッド・スライダーを製造する方法によりステップaまでに磁気ヘッド・スライダーの寸法の金属ベースを製造できる。
【００７２】
本発明の磁気ヘッド・スライダーを製造する方法によりステップaの次に磁気ヘッド・スライダーの寸法により2次元の原子結晶素材が成長する金属ベースを切断する。
【００７３】
前記の方法で製造する磁気ヘッド・スライダーは磁気ヘッドの表の2次元の原子結晶素材とそれが成長するベースの晶体格子の定数が同一ではないので、成長中に決まった格子アンマッチを形成できる。このように成長する2次元晶体にハードディスク本体にある2次元晶体と格子アンマッチがあるので、整合現象の発生が避けられる。
【００７４】
前記の技術方案によると、本発明は次の特徴がある。
【００７５】
１．従来の磁気ヘッド・スライダー複雑な設計方案を簡単にし、簡単な平面磁気ヘッド・スライダー設計に達成する。
【００７６】
２．不整合構成超潤滑原理により、磁気ヘッドとディスクの超潤滑、摩耗無しまたは微小摩耗状態での原子接触のリード/ライトに達成し、磁気ヘッドリーダーと磁気媒体層との間の距離を少なくし、ディスクの記憶密度を向上し、ハードディスクに対する接触形のリード/ライトに達成できる。
【００７７】
３．超潤滑状態にある接触ハードディスクは軽易にきわめて高い回転数に達し、提高ハードディスクのデータリード/ライト速度を向上できる。
【００７８】
４．耐震及び耐衝撃などにおける従来のハードディスクの欠陥を解決し、大いにハードディスクの安定性を向上できる。
【００７９】
５．簡単な設計により、ハードディスクは動作の安定性及び記憶量が大幅に向上したので、従来の記憶容量を保つ前提で大幅にハードディスクの体積を小さくすることができる。
【００８０】
本発明の望ましい実施方式について具体的に説明したが、前記の説明を読んで各実施方式に対する変更や追加も本分野の技術者が容易に実施できることであるから、前記の変更や追加も本請求項の範囲にある。
【００８１】
似ている番号が全書で似ているコンポネントを表す。はっきりするために、図で一部の線、層、コンポネント、部品または特徴を拡大することがある。
【００８２】
本説明書における用語は具体的な実施例について説明するためのものだけであり、本発明に対する制限ではない。別途に定義する外に、本説明書に用いられるすべての用語（技術用語及び科学用語を含む）は本発明の属する分野の普通の技術者の理解と同一である。
【符号の説明】
【００８３】
１・・・ハードディスク本体
２・・・磁気ヘッド・スライダー
２a・・・磁気ヘッド・スライダー
３・・・コート
３ａ・・・グラフェン層
１０・・・薄膜
１１・・・グラフェン層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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