CN114927147A - 磁头和磁记录装置 - Google Patents

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CN114927147A CN202110858621.3A CN202110858621A CN114927147A CN 114927147 A CN114927147 A CN 114927147A CN 202110858621 A CN202110858621 A CN 202110858621A CN 114927147 A CN114927147 A CN 114927147A
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中川裕治
成田直幸
高岸雅幸
前田知幸
永泽鹤美
岩崎仁志
首藤浩文
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Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
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Abstract

本发明提供能提高记录密度的磁头和磁记录装置。根据实施方式，磁头包括第1、第2磁极、以及设置于第1、第2磁极之间的层叠体。层叠体包括第1磁性层、设置于第1磁性层与第2磁极之间的第2磁性层、设置于第1磁性层与第2磁性层之间的第1非磁性层、设置于第2磁性层与第2磁极之间的第2非磁性层、以及设置于第1磁极与第1磁性层之间的第3非磁性层。第1磁性层包括第1元素，该第1元素包括Fe、Co和Ni的至少一个。第2磁性层包括第1元素和第2元素，该第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti和Sc构成的群中选择的至少一个。第1磁性层不包括第2元素。第1磁性层的第1厚度为第2磁性层的第2厚度的0.25倍以上且4倍以下。

Description

磁头和磁记录装置
本申请以日本专利申请2021-020441号(申请日：2021年2月12日)为基础，从该申请享有优先的利益。本申请通过参照该申请而包括该申请的所有内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及磁头和磁记录装置。
背景技术
采用磁头，将信息记录于HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等磁记录介质。在磁头和磁记录装置中，希望提高记录密度。
发明内容
本发明的实施方式提供能提高记录密度的磁头和磁记录装置。
用于解决课题的手段
根据本发明的实施方式，磁头包括第1磁极、第2磁极、以及设置于所述第1磁极与所述第2磁极之间的层叠体。所述层叠体包括第1磁性层、设置于所述第1磁性层与所述第2磁极之间的第2磁性层、设置于所述第1磁性层与所述第2磁性层之间的第1非磁性层、设置于所述第2磁性层与所述第2磁极之间的第2非磁性层、以及设置于所述第1磁极与所述第1磁性层之间的第3非磁性层。所述第1磁性层包括第1元素，该第1元素包括Fe、Co和Ni的至少一个。所述第2磁性层包括所述第1元素和第2元素，该第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti和Sc构成的群中选择的至少一个。所述第1磁性层不包括所述第2元素。或者，所述第1磁性层中的所述第2元素的浓度比所述第2磁性层中的所述第2元素的浓度低。沿着从所述第1磁极向所述第2磁极的第1方向的所述第1磁性层的第1厚度为沿着所述第1方向的所述第2磁性层的第2厚度的0.25倍以上且4倍以下。
根据上述构成的磁头，能够提供能提高记录密度的磁头和磁记录装置。
附图说明
图1(a)和图1(b)是例示出第1实施方式的磁头的示意图。
图2是例示出第1实施方式的磁记录装置的示意性的剖视图。
图3是例示出磁头的特性的曲线图。
图4(a)和图4(b)是例示出磁头的特性的曲线图。
图5是例示出磁头的特性的曲线图。
图6(a)和图6(b)是例示出第1实施方式的磁头的示意性的平面图。
图7(a)和图7(b)是例示出实施方式的磁头的特性的示意图。
图8是例示出第1实施方式的磁头的特性的示意图。
图9是例示出实施方式的磁头的示意性的剖视图。
图10是例示出实施方式的磁记录装置的示意性的立体图。
图11是例示出实施方式的磁记录装置的一部分的示意性的立体图。
图12是例示出实施方式的磁记录装置的示意性的立体图。
图13(a)和图13(b)是例示出实施方式的磁记录装置的一部分的示意性的立体图。
【标号说明】
20…层叠体、20D…电路、21…第1磁性层、21a、21b…第1、第2磁性区域、22…第2磁性层、22c、22d…第3、第4磁性区域、23…第3磁性层、30D…记录电路、30F…介质相对面、30c…线圈、30i…绝缘部、31、32…第1、第2磁极、33…屏蔽件、41～43…第1～第3非磁性层、60…记录部、70…再现部、71…磁再现元件、72a、72b…第1、第2再现磁屏蔽件、80…磁记录介质、81…磁记录层、82…介质基板、83…磁化、85…介质移动方向、θ1…角度、110、111、112…磁头、150…磁记录装置、154…悬架、155…臂、156…音圈电机、157…轴承部、158…头万向节组件、159…头滑块、159A…空气流入侧、159B…空气流出侧、160…头堆叠组件、161…支架、162…线圈、180…记录用介质盘、180M…主轴电机、181…记录介质、190…信号处理部、210…磁记录装置、AR、AR1…箭头、D1…第1方向、I1～I3…第1～第3电流、Ith…阈值电流、Iw…记录电流、Mz、Mz1、Mz2…磁化、OS…振荡强度、Rx…电阻、Rx1～Rx3…第1～第3电阻、T1、T2…第1、第2端子、W1、W2…第1、第2配线、ic…电流、je…电子流、t1～t3…第1～第3厚度、t41～t43…厚度、ts…和
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的各实施方式进行说明。
附图是示意性的或概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分之间的大小的比率等不一定与实际的相同。即使在表示相同的部分的情况下，有时根据附图也表现出相互的尺寸、比率不同。
在本申请说明书和各图中，关于已出现的附图，对与前述的要素同样的要素赋予相同的标号并适当省略详细的说明。
(第1实施方式)
图1(a)和图1(b)是例示出第1实施方式的磁头的示意图。
图1(a)是剖视图。图1(b)是从图1(a)的箭头AR1观察的平面图。
图2是例示出第1实施方式的磁记录装置的示意性的剖视图。
如图2所示，实施方式的磁记录装置210包括磁头110和电路20D。磁记录装置210也可以包括磁记录介质80。在磁记录装置210中，至少进行记录动作。在记录动作中，采用磁头110向磁记录介质80记录信息。
磁头110包括记录部60。如后述那样，磁头110也可以包括再现部。记录部60包括第1磁极31、第2磁极32和层叠体20。层叠体20设置于第1磁极31与第2磁极32之间。
例如，第1磁极31和第2磁极32形成磁回路。第1磁极31例如是主磁极。第2磁极32例如是尾屏蔽件。
将从磁记录介质80向磁头110的方向作为Z轴方向。将相对于Z轴方向垂直的1个方向作为X轴方向。将相对于Z轴方向和X轴方向垂直的方向作为Y轴方向。Z轴方向例如与高度方向相对应。X轴方向例如与沿磁道方向相对应。Y轴方向例如与穿磁道方向相对应。沿着沿磁道方向，磁记录介质80和磁头110相对移动。在磁记录介质80的所希望的位置，施加从磁头110产生的磁场(记录磁场)。磁记录介质80的所希望的位置的磁化被控制为与记录磁场相应的方向。由此，向磁记录介质80记录信息。
将从第1磁极31向第2磁极32的方向作为第1方向D1。第1方向D1实质上沿着X轴方向。在实施方式中，第1方向D1也可以相对于X轴方向以小角度倾斜。
如图2所示，设有线圈30c。在本例中，线圈30c的一部分位于第1磁极31与第2磁极32之间。在本例中，设有屏蔽件33。在X轴方向，第1磁极31位于屏蔽件33与第2磁极32之间。线圈30c的其它一部分位于屏蔽件33与第1磁极31之间。在这些多个要素之间设有绝缘部30i。屏蔽件33例如是前导屏蔽件。磁头110也可以包括侧屏蔽件(未图示)。
如图2所示，从记录电路30D向线圈30c供给记录电流Iw。从第1磁极31向磁记录介质80施加与记录电流Iw相应的记录磁场。
如图2所示，第1磁极31包括介质相对面30F。介质相对面30F例如是ABS(AirBearing Surface，空气轴承表面)。介质相对面30F例如与磁记录介质80相对(对向)。介质相对面30F例如沿着X-Y平面。
如图2所示，电路20D与层叠体20电连接。在本例中，层叠体20与第1磁极31和第2磁极32电连接。在磁头110设有第1端子T1和第2端子T2。第1端子T1经由第1配线W1和第1磁极31而与层叠体20电连接。第2端子T2经由第2配线W2和第2磁极32而与层叠体20电连接。从电路20D例如向层叠体20供给电流(例如直流电流)。
如图1(a)和图1(b)所示，层叠体20包括第1磁性层21、第2磁性层22、第1非磁性层41、第2非磁性层42和第3非磁性层43。在图1(a)和图1(b)中，省略绝缘部30i。
第2磁性层22设置于第1磁性层21与第2磁极32之间。第1非磁性层41设置于第1磁性层21与第2磁性层22之间。第2非磁性层42设置于第2磁性层22与第2磁极32之间。第3非磁性层43设置于第1磁极31与第1磁性层21之间。
例如，第3非磁性层43可以与第1磁极31和第1磁性层21相接。第1非磁性层41可以与第1磁性层21和第2磁性层22相接。第2非磁性层42可以与第2磁性层22和第2磁极32相接。
第1非磁性层41、第2非磁性层42和第3非磁性层43的至少任一个包括第3元素。第3元素例如包括从由Cu、Au、Cr、V、Al和Ag构成的群中选择的至少一个。在包括这样的材料的非磁性层中，例如得到高自旋透过率。例如得到高振荡强度。
第2非磁性层42和第3非磁性层43的至少任一个也可以包括第4元素。第4元素例如包括从由Ru、Ir、Ta、Rh、Pd、Pt和W构成的群中选择的至少一个。在包括这样的材料的非磁性层中，例如得到低自旋透过率。例如，易于得到稳定的振荡。第2非磁性层42和第3非磁性层43的至少任一个还可以包括上述第3元素和第4元素。
在实施方式中，第1磁性层21包括第1元素。第1元素包括Fe、Co和Ni的至少一个。
第2磁性层22包括第1元素和第2元素。第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti和Sc构成的群中选择的至少一个。第1磁性层21不包括第2元素。或者，第1磁性层21中的第2元素的浓度比第2磁性层22中的第2元素的浓度低。
例如，第2磁性层22中的上述第2元素的浓度为10原子％以上且80原子％以下。包括这样的材料的第2磁性层22例如具有负的自旋极化。另一方面，例如第1磁性层21具有正的自旋极化。
如图1(b)所示，向这样的层叠体20供给电流ic。电流ic例如从上述电路20D供给。如图1(b)所示，电流ic具有从第1磁性层21向第2磁性层22的方向。如图1(b)所示，伴随于电流ic的电子流je具有从第2磁性层22向第1磁性层21的方向。
例如，阈值以上的电流ic流过层叠体20，由此层叠体20所含的磁性层的磁化振荡。层叠体20例如作为STO(Spin-Torque Oscillator，自旋转矩振荡器)而发挥作用。随着振荡，从层叠体20产生交变磁场(例如高频磁场)。在层叠体20产生的交变磁场施加到磁记录介质80，辅助向磁记录介质80的写入。例如，能实施MAMR(Microwave Assisted MagneticRecording，微波辅助磁记录)。
在磁头110中，第1磁性层21和第2磁性层22例如作为振荡层而发挥作用。例如，来自第2磁性层22的负的透过的自旋转矩作用于第1磁性层21。例如，在第1磁性层21反射的自旋转矩作用于第2磁性层22。例如，第1磁性层21的磁化和第2磁性层22的磁化相互作用地旋转。
如图1(b)所示，将沿着第1方向(从第1磁极31向第2磁极32的方向)的第1磁性层21的厚度作为第1厚度t1。将沿着第1方向的第2磁性层22的厚度作为第2厚度t2。在实施方式中，例如，第1厚度t1可以与第2厚度t2是同样的。由此，如后述那样，易于得到振荡。
将沿着第1方向的第1非磁性层41的厚度作为厚度t41。将沿着第1方向的第2非磁性层42的厚度作为厚度t42。将沿着第1方向的第3非磁性层43的厚度作为厚度t43。这些厚度例如为0.5nm以上且6nm以下。通过使这些厚度为0.5nm以上，易于得到稳定的振荡。通过使这些厚度为6nm以下，例如易于提高自旋透过率。例如，易于得到高振荡强度。
以下，对关于层叠体20中的振荡的举动的模拟结果的例子进行说明。在模拟的模型中，设有图1(b)所示的构成。也就是说，设有第1磁极31、第2磁极32、第1磁性层21、第2磁性层22和第1～第3非磁性层41～43。模拟供给图1(b)所例示的电流ic(阈值以上的电流)时的磁化的振荡特性。在模拟的模型中，作为第1磁性层21的物性值，采用Fe70Co30合金的物性值。作为第2磁性层22的物性值，采用Fe70Cr30合金的物性值。作为第1非磁性层41和第3非磁性层43的物性值，采用Cu的物性值。作为第2非磁性层42的物性值，采用Ta的物性值。厚度t41～t43为2nm。
图3是例示出磁头的特性的曲线图。
在图3所例示的模拟中，在第1磁性层21的第1厚度t1与第2磁性层22的第2厚度t2之和恒定为19nm的状态下，改变第1厚度t1相对于第2厚度t2之比。图3的横轴是厚度比R1。厚度比R1是第1厚度t1相对于第2厚度t2之比(即t1/t2)。纵轴是振荡强度OS。振荡强度OS是第1磁性层21的磁化的振动的振幅与第1厚度t1之积和第2磁性层22的磁化的振动的振幅与第2厚度t2之积的和。在振荡强度OS高的情况下，例如，易于提高利用MAMR的记录密度。
如图3所示，在厚度比R1接近1时，得到高振荡强度OS。例如，在厚度比R1为0.25以上且4以下时，得到稳定的振荡。厚度比R1也可以为0.33以上。得到更高的振荡强度OS。厚度比R1也可以为3以下。得到更高的振荡强度OS。
在实施方式中，第1厚度t1优选为第2厚度t2的0.25倍以上且4倍以下。由此，得到高振荡强度OS。得到稳定的振荡。第1厚度t1也可以为第2厚度的0.33倍以上且3倍以下。得到更高的振荡强度OS。得到更稳定的振荡。根据实施方式，能够实施稳定的MAMR。能够提供能提高记录密度的磁头。
图4(a)和图4(b)是例示出磁头的特性的曲线图。
图4(a)的横轴是第1厚度t1。在图4(a)中，第2厚度t2为15nm。图4(b)的横轴是第2厚度t2。在图4(b)中，第1厚度t1为15nm。在图4(a)和图4(b)中，向层叠体20供给的电流ic为2.5×108A/cm2。图4(a)和图4(b)的纵轴是振荡强度OS。
如图4(a)所示，第1厚度t1优选为5nm以上。由此，得到高振荡强度OS。第1厚度t1例如也可以为20nm以下。例如，能够缩短第1磁极31与第2磁极32之间的距离(例如记录间隙)。例如，易于得到高记录密度。
如图4(b)所示，第2厚度t2优选为5nm以上。由此，得到高振荡强度OS。第2厚度t2也可以为20nm以下。例如，能够缩短记录间隙。例如，易于得到高记录密度。
图5是例示出磁头的特性的曲线图。
图5的横轴是第1厚度t1与第2厚度t2之和ts。纵轴是振荡强度OS。
如图5所示，第1厚度t1和第2厚度t2之和ts优选为15nm以上。由此，得到高振荡强度OS。和ts也可以为40nm以下。例如，能够缩短记录间隙。例如，易于得到高记录密度。
图6(a)和图6(b)是例示出第1实施方式的磁头的示意性的平面图。
如图6(a)所示，实施方式的磁头111包括第1磁极31、第2磁极32和层叠体20。在磁头111中也同样地，层叠体20包括第1磁性层21、第2磁性层22、第1非磁性层41、第2非磁性层42和第3非磁性层43。在磁头111中，第1磁性层21和第2磁性层22的至少任一方包括多个区域。磁头111中的除此以外的构成可以与磁头110中的构成是同样的。
例如，第1磁性层21包括第1磁性区域21a和第2磁性区域21b。第2磁性区域21b位于第1磁性区域21a与第1非磁性层41之间。例如，第1磁性区域21a的饱和磁化比第2磁性区域21b的饱和磁化大。由此，例如，易于得到稳定的振荡。
例如，第1磁性区域21a的饱和磁化为第2磁性区域21b的饱和磁化的1.2倍以上。由此，易于得到稳定的振荡。第1磁性区域21a的饱和磁化也可以为第2磁性区域21b的饱和磁化的3倍以下。由此，易于得到稳定的振荡。
例如，第1磁性区域21a中的Fe的浓度比第2磁性区域21b中的Fe的浓度高。例如，第1磁性区域21a的饱和磁化易于变得比第2磁性区域21b的饱和磁化大。例如，第1磁性区域21a中的Ni的浓度比第2磁性区域21b中的Ni的浓度低。由此，例如，第1磁性区域21a的饱和磁化易于变得比第2磁性区域21b的饱和磁化大。第1磁性区域21a和第2磁性区域21b的边界可以是明确的，也可以是不明确的。
例如，第2磁性层22包括第3磁性区域22c和第4磁性区域22d。第4磁性区域22d位于第3磁性区域22c与第1非磁性层41之间。例如，第3磁性区域22c的饱和磁化比第4磁性区域22d的饱和磁化大。由此，例如，易于得到稳定的振荡。
例如，第3磁性区域22c的饱和磁化为第4磁性区域22d的饱和磁化的1.2倍以上。由此，易于得到稳定的振荡。第3磁性区域22c的饱和磁化也可以为第4磁性区域22d的饱和磁化的3倍以下。由此，易于得到稳定的振荡。
例如，第3磁性区域22c中的Fe的浓度比第4磁性区域22d中的Fe浓度高。由此，例如，第3磁性区域22c的饱和磁化易于变得比第4磁性区域22d的饱和磁化大。例如，第3磁性区域22c中的第2元素的浓度比第4磁性区域22d中的第2元素的浓度低。由此，例如，第3磁性区域22c的饱和磁化易于变得比第4磁性区域22d的饱和磁化大。第3磁性区域22c和第4磁性区域22d的边界可以是明确的，也可以是不明确的。
如图6(b)所示，实施方式的磁头112包括第1磁极31、第2磁极32和层叠体20。在磁头112中，层叠体20除了第1磁性层21、第2磁性层22、第1非磁性层41、第2非磁性层42和第3非磁性层43之外，还包括第3磁性层23。磁头112中的除此以外的构成可以与磁头110或磁头111中的构成是同样的。
第3磁性层23设置于第2磁性层22与第2非磁性层42之间。第3磁性层23包括第1元素，第1元素包括Fe、Co和Ni的至少一个。第3磁性层23不包括第2元素。或者，第3磁性层23中的第2元素的浓度比第2磁性层22中的第2元素的浓度低。如已经说明的那样，第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti和Sc构成的群中选择的至少一个。
例如，第3磁性层23的饱和磁化比第2磁性层22的饱和磁化高。由此，例如，易于得到稳定的振荡。第3磁性层23与第1磁性层21之间的边界可以是明确的，也可以是不明确的。第3磁性层23也可以与第2磁性层22连续。
在磁头112中，第1磁性层21的第1厚度t1例如为沿着第1方向(从第1磁极31向第2磁极32的方向)的第3磁性层23的第3厚度t3与第2磁性层22的第2厚度t2之和的0.8倍以上且1.25倍以下。例如，得到高振荡强度OS。得到稳定的振荡。
图7(a)和图7(b)是例示出实施方式的磁头的特性的示意图。
图7(a)和图7(b)的横轴是流向线圈30c的记录电流Iw。根据流向线圈30c的记录电流Iw，从第1磁极31和第2磁极32的至少任一个产生的记录磁场变化。记录磁场被施加到层叠体20。因此，横轴与施加到层叠体20的磁场相对应。图7(a)和图7(b)的纵轴是层叠体20的电阻Rx。
在图7(a)中，向层叠体20供给的电流ic比振荡的阈值电流Ith小。在图7(a)的例子中，电流ic例如为1.0×106A/cm2。在图7(b)中，向层叠体20供给的电流ic比阈值电流Ith大。在图7(b)的例子中，电流ic为1.0×108A/cm2。图7(b)中的电流ic为图7(a)中的电流ic的100倍。图7(a)与非振荡状态下的特性相对应。图7(b)与振荡状态下的特性相对应。这些图例示出电阻Rx的时间上的平均值的特性。在层叠体20振荡的情况下，电阻Rx随着振荡而变化。作为电阻Rx，采用时间上的平均的电阻。通过时间上的平均，例如也能够抑制噪声等的影响。
如图7(a)所示，在电流ic比阈值电流Ith足够小的情况下，若记录电流Iw(即，磁场)的绝对值增大，则电阻Rx上升。若记录电流Iw的绝对值足够大，则电阻Rx饱和。例如，电阻Rx饱和时的记录电流Iw例如为50mA。此时的磁场为大约15000Oe。
在实施方式的磁记录装置头中，例如产生图7(a)所例示的特性。如图7(a)所示，在记录电流Iw是第1电流I1时，层叠体20的电阻Rx是第1电阻Rx1。在记录电流Iw是第2电流I2时，电阻Rx是第2电阻Rx2。在记录电流Iw是第3电流I3时，电阻Rx是第3电阻Rx3。第1电流I1的绝对值比第2电流I2的绝对值小且比第3电流I3的绝对值小。第2电流I2的方向与第3电流I3的方向相反。第1电阻Rx1比第2电阻Rx2低且比第3电阻Rx3低。例如产生谷型的电流-电阻特性。第1电流I1可以实质上为0。
如图7(b)所示，在电流ic比阈值电流Ith大并产生振荡的情况下，电阻Rx示出峰和谷的特性。在此情况下也同样地，在第2电流I2和第3电流I3的绝对值足够大的情况下，可看作是谷型的特性。例如，第2电流I2和第3电流I3的绝对值可以设为在电流ic比阈值电流Ith足够小的情况下电阻Rx饱和时的值。在此情况下也同样地，第1电阻Rx1比第2电阻Rx2低且比第3电阻Rx3低。与之相对地，在一般的STO中，产生峰型的特性。实施方式中的谷型的特性认为是实施方式的构成所带来的特殊的特性。
这样的特殊的特性可能与第1磁性层21具有正的极化且第2磁性层22具有负的极化有关。认为是，在这样的组合中，在记录电流Iw的绝对值大的情况(即，磁场的绝对值大的情况)下，第1磁性层21和第2磁性层22的磁化的方向相互平行地接近，电阻增大。在一般的STO中，哪个磁性层都具有正的极化。在磁化的方向相互平行地接近的情况下，电阻减少。
图8是例示出第1实施方式的磁头的特性的示意图。
图8的横轴是时间tm。纵轴是磁化Mz(标准化值)。图8示出与第1磁性层21的磁化Mz1和第2磁性层22的磁化Mz2相关的例子。如图8所示，磁化Mz1和磁化Mz2以相反相位(例如保持相反方向的状态)旋转。
以下，对实施方式的磁记录装置210所含的磁头和磁记录介质80的例子进行说明。
图9是例示出实施方式的磁头的示意性的剖视图。
如图9所示，在实施方式的磁头(例如磁头110)中，从第1磁极31向第2磁极32的第1方向D1也可以相对于X轴方向倾斜。第1方向D1与层叠体20的层叠方向相对应。X轴方向沿着介质相对面30F。将第1方向D1与介质相对面30F之间的角度设为角度θ1。角度θ1例如为15度以上且30度以下。角度θ1也可以为0度。
在第1方向D1相对于X轴方向倾斜的情况下，层的厚度与沿着第1方向D1的长度相对应。第1方向D1相对于X轴方向倾斜的构成可以适用于实施方式的任意的磁头。例如，第1磁极31与层叠体20的界面、以及层叠体20与第2磁极32的界面可以相对于X轴方向倾斜。
以下，对实施方式的磁记录装置210所含的磁头和磁记录介质80的例子进行说明。
图10是例示出实施方式的磁记录装置的示意性的立体图。
如图10所示，实施方式的磁头(例如磁头110)与磁记录介质80一起被采用。在本例中，磁头110包括记录部60和再现部70。通过磁头110的记录部60，向磁记录介质80记录信息。通过再现部70，对记录于磁记录介质80的信息进行再现。
磁记录介质80例如包括介质基板82和设置于介质基板82之上的磁记录层81。磁记录层81的磁化83由记录部60控制。
再现部70例如包括第1再现磁屏蔽件72a、第2再现磁屏蔽件72b和磁再现元件71。磁再现元件71设置于第1再现磁屏蔽件72a与第2再现磁屏蔽件72b之间。磁再现元件71能输出与磁记录层81的磁化83相应的信号。
如图10所示，磁记录介质80在介质移动方向85的方向相对于磁头110相对移动。通过磁头110，在任意的位置控制与磁记录层81的磁化83相对应的信息。通过磁头110，在任意的位置再现与磁记录层81的磁化83相对应的信息。
图11是例示出实施方式的磁记录装置的一部分的示意性的立体图。
图11例示出头滑块。
磁头110设置于头滑块159。头滑块159例如包括Al2O3/TiC等。头滑块159一边上浮或接触于磁记录介质之上一边相对于磁记录介质进行相对运动。
头滑块159例如具有空气流入侧159A和空气流出侧159B。磁头110配置于头滑块159的空气流出侧159B的侧面等。由此，磁头110一边上浮或接触于磁记录介质之上一边相对于磁记录介质进行相对运动。
图12是例示出实施方式的磁记录装置的示意性的立体图。
如图12所示，在实施方式的磁记录装置150中，采用旋转执行器。记录用介质盘180安装于主轴电机180M。记录用介质盘180通过主轴电机180M而向箭头AR的方向旋转。主轴电机180M响应来自驱动装置控制部的控制信号。本实施方式的磁记录装置150可以具有多个记录用介质盘180。磁记录装置150可以包括记录介质181。记录介质181例如是SSD(SolidState Drive，固态驱动器)。记录介质181例如采用闪存等非易失性存储器。例如，磁记录装置150可以是混合HDD(Hard Disk Drive)。
头滑块159进行向记录用介质盘180记录的信息的、记录和再现。头滑块159设置于薄膜状的悬架154的顶端。在头滑块159的顶端附近设有实施方式的磁头。
若记录用介质盘180旋转，则悬架154所产生的按压力和在头滑块159的介质相对面(ABS)产生的压力平衡。头滑块159的介质相对面与记录用介质盘180的表面之间的距离成为预定的上浮量。在实施方式中，头滑块159也可以与记录用介质盘180接触。例如可以适用接触行进型。
悬架154与臂155(例如执行器臂)的一端相连。臂155例如具有线圈架部等。线圈架部保持驱动线圈。在臂155的另一端设有音圈电机156。音圈电机156是线性电机的一种。音圈电机156例如包括驱动线圈和磁回路。驱动线圈卷绕于臂155的线圈架部。磁回路包括永磁体和相对磁轭。在永磁体与相对磁轭之间设有驱动线圈。悬架154具有一端和另一端。磁头设置于悬架154的一端。臂155与悬架154的另一端相连。
臂155由滚珠轴承保持。滚珠轴承设置于轴承部157的上下2个部位。臂155能通过音圈电机156旋转和滑动。磁头能移动到记录用介质盘180的任意的位置。
图13(a)和图13(b)是例示出实施方式的磁记录装置的一部分的示意性的立体图。
图13(a)例示出磁记录装置的一部分的构成，是头堆叠组件160的放大立体图。图13(b)是例示出成为头堆叠组件160的一部分的磁头组件(头万向节组件：HGA)158的立体图。
如图13(a)所示，头堆叠组件160包括轴承部157、头万向节组件158和支架161。头万向节组件158从轴承部157延伸。支架161从轴承部157延伸。支架161延伸的方向与头万向节组件158延伸的方向相反。支架161支承音圈电机156的线圈162。
如图13(b)所示，头万向节组件158具有从轴承部157延伸的臂155和从臂155延伸的悬架154。
在悬架154的顶端设有头滑块159。在头滑块159设有实施方式的磁头。
实施方式的磁头组件(头万向节组件)158包括实施方式的磁头、设有磁头的头滑块159、悬架154和臂155。头滑块159设置于悬架154的一端。臂155与悬架154的另一端相连。
悬架154例如具有信号的记录和再现用的导线(未图示)。悬架154例如可以具有用于上浮量调整的加热器用的导线(未图示)。悬架154例如还可以具有用于自旋转移矩振荡器用等的导线(未图示)。这些导线和设置于磁头的多个电极电连接。
在磁记录装置150中，设有信号处理部190。信号处理部190采用磁头来进行信号向磁记录介质的记录和再现。信号处理部190的输入输出线例如与头万向节组件158的电极焊盘相连，与磁头电连接。
实施方式的磁记录装置150包括磁记录介质、实施方式的磁头、可动部、位置控制部和信号处理部。可动部能在使磁记录介质和磁头分离或接触的状态下相对移动。位置控制部使磁头对位于磁记录介质的预定记录位置。信号处理部进行采用磁头的、信号向磁记录介质的记录和再现。
例如，作为上述磁记录介质，采用记录用介质盘180。上述可动部例如包括头滑块159。上述位置控制部例如包括头万向节组件158。
实施方式可以包括以下的构成(例如技术方案)。
(技术方案1)
一种磁头，具有第1磁极、第2磁极、以及设置于所述第1磁极与所述第2磁极之间的层叠体；
所述层叠体包括第1磁性层、设置于所述第1磁性层与所述第2磁极之间的第2磁性层、设置于所述第1磁性层与所述第2磁性层之间的第1非磁性层、设置于所述第2磁性层与所述第2磁极之间的第2非磁性层、以及设置于所述第1磁极与所述第1磁性层之间的第3非磁性层；
所述第1磁性层包括第1元素，该第1元素包括Fe、Co和Ni的至少一个；
所述第2磁性层包括所述第1元素和第2元素，该第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti和Sc构成的群中选择的至少一个；
所述第1磁性层不包括所述第2元素，或者，所述第1磁性层中的所述第2元素的浓度比所述第2磁性层中的所述第2元素的浓度低；
沿着从所述第1磁极向所述第2磁极的第1方向的所述第1磁性层的第1厚度为沿着所述第1方向的所述第2磁性层的第2厚度的0.25倍以上且4倍以下。
(技术方案2)
如技术方案1所述的磁头，其中，
所述第1厚度为所述第2厚度的0.33倍以上。
(技术方案3)
如技术方案1或2所述的磁头，其中，
所述第3非磁性层与所述第1磁极和所述第1磁性层相接。
(技术方案4)
如技术方案1～3中任一项所述的磁头，其中，
所述第1非磁性层与所述第1磁性层和所述第2磁性层相接。
(技术方案5)
如技术方案1～4中任一项所述的磁头，其中，
所述第2非磁性层与所述第2磁性层和所述第2磁极相接。
(技术方案6)
如技术方案1所述的磁头，其中，
所述第1非磁性层、所述第2非磁性层和所述第3非磁性层的至少任一方包括第3元素，该第3元素包括从由Cu、Au、Cr、V、Al和Ag构成的群中选择的至少一个。
(技术方案7)
如技术方案1～6中任一项所述的磁头，其中，
所述第2厚度为5nm以上。
(技术方案8)
如技术方案1～7中任一项所述的磁头，其中，
所述第1厚度为5nm以上。
(技术方案9)
如技术方案1～8中任一项所述的磁头，其中，
所述第1厚度进而所述第2厚度之和为15nm以上。
(技术方案10)
如技术方案1～9中任一项所述的磁头，其中，
所述第1磁性层包括第1磁性区域和第2磁性区域；
所述第2磁性区域位于所述第1磁性区域与所述第1非磁性层之间；
所述第1磁性区域的饱和磁化比所述第2磁性区域的饱和磁化大。
(技术方案11)
如技术方案1～9中任一项所述的磁头，其中，
所述第1磁性层包括第1磁性区域和第2磁性区域；
所述第2磁性区域位于所述第1磁性区域与所述第1非磁性层之间；
所述第1磁性区域中的Fe的浓度比所述第2磁性区域中的Fe的浓度高。
(技术方案12)
如技术方案1～11中任一项所述的磁头，其中，
所述第2磁性层包括第3磁性区域和第4磁性区域；
所述第4磁性区域位于所述第3磁性区域与所述第1非磁性层之间；
所述第3磁性区域的饱和磁化比所述第4磁性区域的饱和磁化大。
(技术方案13)
如技术方案1～12中任一项所述的磁头，其中，
所述第2磁性层包括第3磁性区域和第4磁性区域；
所述第4磁性区域位于所述第3磁性区域与所述第1非磁性层之间；
所述第3磁性区域中的Fe的浓度比所述第4磁性区域中的Fe的浓度高。
(技术方案14)
如技术方案1～13中任一项所述的磁头，其中，
所述层叠体还包括第3磁性层；
所述第3磁性层设置于所述第2磁性层与所述第2非磁性层之间；
所述第3磁性层包括第1元素，该第1元素包括Fe、Co和Ni的至少一个；
所述第3磁性层不包括所述第2元素，或者，所述第3磁性层中的所述第2元素的浓度比所述第2磁性层中的所述第2元素的浓度低。
(技术方案15)
如技术方案1～14中任一项所述的磁头，其中，
所述第2磁性层中的所述第2元素的浓度为10原子％以上且80原子％以下。
(技术方案16)
如技术方案1～15中任一项所述的磁头，其中，
电流以从所述第1磁性层向所述第2磁性层的方向被向所述层叠体供给。
(技术方案17)
如技术方案16所述的磁头，其中，
在向所述层叠体供给了所述电流时，从所述层叠体产生交变磁场。
(技术方案18)
如技术方案1～17中任一项所述的磁头，其中，
还具有线圈；
根据流向所述线圈的记录电流，从所述第1磁极和所述第2磁极的至少任一个产生的记录磁场变化；
在所述记录电流是第1电流时，所述层叠体的电阻是第1电阻；
在所述记录电流是第2电流时，所述电阻是第2电阻；
在所述记录电流是第3电流时，所述电阻是第3电阻；
所述第1电流的绝对值比所述第2电流的绝对值小且比所述第3电流的绝对值小；
所述第2电流的方向与所述第3电流的方向相反；
所述第1电阻比所述第2电阻低且比所述第3电阻低。
(技术方案19)
一种磁记录装置，具有技术方案1～16中任一项所述的磁头和电路；
所述电路能向所述层叠体供给电流；
所述电流具有从所述第1磁性层向所述第2磁性层的方向。
(技术方案20)
如技术方案19所述的磁记录装置，其中，
在所述电路向所述层叠体供给了电流时，从所述层叠体产生交变磁场。
根据实施方式，能够提供能提高记录密度的磁头和磁记录装置。
在本申请说明书中，“垂直”“平行”并非是严格的垂直和严格的平行，例如包括制造工序中的偏差，只要是实质上垂直和实质上平行即可。
以上，参照具体例，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限于这些具体例。例如，关于磁头所含的磁极、层叠体、磁性层、非磁性层和配线等各要素的具体的构成，只要本领域技术人员能够通过从公知的范围进行适当选择来同样实施本发明而得到同样的效果，那么也包括在本发明的范围内。
在技术上可能的范围内组合各具体例的任2个以上的要素而成的构成，只要包含本发明的要旨，那么也包括在本发明的范围内。
此外，作为本发明的实施方式，以上述磁头和磁记录装置为基础，本领域技术人员通过适当设计改变而能实施的所有的磁头和磁记录装置也同样地，只要包含本发明的要旨，那么也属于本发明的范围。
此外，应当了解，在本发明的思想的范畴内本领域技术人员能想到各种的改变例和修正例也属于本发明的范围。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式只不过是作为例子而提出的，并非意图用来限定发明的范围。这些新的实施方式能以其它各种方式来实施，在不脱离发明的要旨的范围内能够进行各种省略、置换、改变。这些实施方式及其变形包括在发明的范围、要旨内，并且包括在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (10)

1.一种磁头，具有第1磁极、第2磁极、以及设置于所述第1磁极与所述第2磁极之间的层叠体；
所述层叠体包括第1磁性层、设置于所述第1磁性层与所述第2磁极之间的第2磁性层、设置于所述第1磁性层与所述第2磁性层之间的第1非磁性层、设置于所述第2磁性层与所述第2磁极之间的第2非磁性层、以及设置于所述第1磁极与所述第1磁性层之间的第3非磁性层；
所述第1磁性层包括第1元素，该第1元素包括Fe、Co和Ni的至少一个；
所述第2磁性层包括所述第1元素和第2元素，该第2元素包括从由Cr、V、Mn、Ti和Sc构成的群中选择的至少一个；
所述第1磁性层不包括所述第2元素，或者，所述第1磁性层中的所述第2元素的浓度比所述第2磁性层中的所述第2元素的浓度低；
沿着从所述第1磁极向所述第2磁极的第1方向的所述第1磁性层的第1厚度为沿着所述第1方向的所述第2磁性层的第2厚度的0.25倍以上且4倍以下。
2.如权利要求1所述的磁头，
所述第1厚度为所述第2厚度的0.33倍以上。
3.如权利要求1所述的磁头，
所述第3非磁性层与所述第1磁极和所述第1磁性层相接。
4.如权利要求1所述的磁头，
所述第2非磁性层与所述第2磁性层和所述第2磁极相接。
5.如权利要求1所述的磁头，
所述第1厚度和所述第2厚度之和为15nm以上。
6.如权利要求1所述的磁头，
所述第1磁性层包括第1磁性区域和第2磁性区域；
所述第2磁性区域位于所述第1磁性区域与所述第1非磁性层之间；
所述第1磁性区域的饱和磁化比所述第2磁性区域的饱和磁化大。
7.如权利要求1所述的磁头，
所述第2磁性层包括第3磁性区域和第4磁性区域；
所述第4磁性区域位于所述第3磁性区域与所述第1非磁性层之间；
所述第3磁性区域的饱和磁化比所述第4磁性区域的饱和磁化大。
8.如权利要求1所述的磁头，
所述层叠体还包括第3磁性层；
所述第3磁性层设置于所述第2磁性层与所述第2非磁性层之间；
所述第3磁性层包括第1元素，该第1元素包括Fe、Co和Ni的至少一个；
所述第3磁性层不包括所述第2元素，或者，所述第3磁性层中的所述第2元素的浓度比所述第2磁性层中的所述第2元素的浓度低。
9.如权利要求1所述的磁头，
还具有线圈；
根据流向所述线圈的记录电流，从所述第1磁极和所述第2磁极的至少任一方产生的记录磁场变化；
在所述记录电流是第1电流时，所述层叠体的电阻是第1电阻；
在所述记录电流是第2电流时，所述电阻是第2电阻；
在所述记录电流是第3电流时，所述电阻是第3电阻；
所述第1电流的绝对值比所述第2电流的绝对值小且比所述第3电流的绝对值小；
所述第2电流的方向与所述第3电流的方向相反；
所述第1电阻比所述第2电阻低且比所述第3电阻低。
10.一种磁记录装置，具有权利要求1所述的磁头和电路；
所述电路能向所述层叠体供给电流；
所述电流具有从所述第1磁性层向所述第2磁性层的方向。
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