JP2001283405A

JP2001283405A - 磁気記録ヘッド及びそれを用いた磁気記録装置

Info

Publication number: JP2001283405A
Application number: JP2000095676A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yamamoto; 本雅裕山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-12
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP3441417B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザと磁気ヘッドを集積化し、光ア
シスト効果を利用することで微小領域に磁気記録する光
磁気記録ヘッドを提供することを目的とする。【解決手段】半導体発光素子と、強磁性体と、歪み発
生手段と、を備え、前記半導体発光素子から放出される
光により記録媒体を加熱昇温して記録部の保磁力を低下
させ、この保磁力が低下した記録部に前記微小磁性体か
らの記録磁界を印加することにより前記記録媒体に磁気
的情報を記録可能とした磁気記録装置であって、この歪
み発生手段により前記強磁性体に歪みを付与して前記強
磁性体の磁化方向を逆磁歪効果により変化させることに
より、前記磁気的情報を記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録ヘッド及
びそれを用いた磁気記録装置に関し、より詳細には、本
発明は、光を照射することにより媒体を加熱した状態で
磁気的情報の記録を行う光アシスト型の磁気記録におい
て記録磁界を生成するためのコイルを不要とすることが
できる磁気記録ヘッド及びそれを用いた磁気記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気的に情報の記録再生を行う磁気記録
装置は、大容量、高速、安価な情報記憶手段として発展
を続けている。特に、近年のハードディスクドライブ
（ＨＤＤ）の進展は著しく、製品レベルで記録密度は１
０Ｇｂｐｓｉ（Ｇｉｇａｂｉｔｓｐｅｒｓｑｕｒ
ｅｉｎｃｈ）を、内部データ転送速度は１００Ｍｂｐ
ｓ（Ｍｅｇａｂｉｔｓｐｅｒｓｅｃｏｎｄ）を超
え、メガバイト単価は数円／ＭＢに低価格化している。
ＨＤＤの高密度化は、信号処理、メカ・サーボ、ヘッ
ド、媒体、ＨＤＩなど複数の要素技術の集大成として進
展してきているが、近年、媒体の熱擾乱問題がＨＤＤの
高密度化の阻害要因として顕在化しつつある。

【０００３】磁気記録の高密度化は、記録セル（記録ビ
ット）サイズの微細化により実現するが、記録セルの微
細化により媒体からの信号磁界強度が減少するため、所
定の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を確保する上では、媒体ノ
イズの低減化が必須となる。媒体ノイズの主因は、磁化
転移部の乱れであり、乱れの大きさは媒体の磁化反転単
位に比例する。磁気媒体には多結晶磁性粒子からなる薄
膜（本願明細書においては、「多粒子系薄膜」あるいは
「多粒子系媒体」と称する）が用いられているが、多粒
子系薄膜の磁化反転単位は、粒子間に磁気的な交換相互
作用が作用する場合は、交換結合された複数の磁性粒子
から構成される。

【０００４】従来、例えば数１００Ｍｂｐｓｉから数Ｇ
ｂｐｓｉの記録密度においては、媒体の低ノイズ化は、
主に磁性粒子間の交換相互作用を低減し磁化反転単位を
小さくすることにより実現してきた。最新の１０Ｇｂｐ
ｓｉ級の磁気媒体では、磁化反転単位は磁性粒子２−３
個分にまで縮小されており、近い将来、磁化反転単位は
磁性粒子一つに相当するまで縮小するものと予測され
る。

【０００５】従って今後さらに磁化反転単位を縮小して
所定のＳ／Ｎを確保するためには、磁性粒子の大きさ自
身を小さくする必要がある。磁性粒子の体積をＶとおく
と粒子の持つ磁気的エネルギーはＫｕＶで表わされる。
ここでＫｕは粒子の磁気異方性エネルギー密度である。
低ノイズ化のためにＶを小さくするとＫｕＶが小さくな
り室温付近の熱エネルギーによって記録情報が乱れる、
という熱擾乱問題が顕在化する。

【０００６】Ｓｈａｌｌｏｋらの解析によれば、粒子の
磁気的エネルギーと熱エネルギー（ｋＴ；ｋ：ボルツマ
ン定数、Ｔ：絶対温度）の比、ＫｕＶ／ｋＴは１００程
度の値でないと記録寿命の信頼性を損ねる。従来から媒
体磁性膜に用いられてきたＣｏＣｒ基合金のＫｕ（２−
３×１０^６ｅｒｇ／ｃｃ）では、低ノイズ化のために粒
径微細化を進めると熱擾乱耐性の確保が困難な状況に至
りつつある。

【０００７】そこで近年、ＣｏＰｔ，ＦｅＰｄなど１０
^７ｅｒｇ／ｃｃ以上のＫｕを示す磁性膜材料が注目を浴
びてきているが、粒径微細化と熱擾乱耐性を両立するた
めに、単純にＫｕを上げると別の問題が顕在化する。そ
れは記録感度の問題である。すなわち、媒体磁性膜のＫ
ｕを上げると媒体の記録保磁力Ｈｃ０（Ｈｃ０＝Ｋｕ／
Ｉｓｂと定義され、ここでＩｓｂは媒体磁性膜の正味の
磁化を表す）が上昇し、Ｈｃ０に比例して飽和記録に必
要な磁界が増加する。

【０００８】記録ヘッドから発生し媒体に印加される記
録磁界は記録コイルへの通電電流の他に、記録磁極材
料、磁極形状、スペーシング、媒体の種類、膜厚などに
依存するが、高密度化に伴い記録磁極先端部のサイズが
縮小することを考慮すると、発生磁界の大きさには限界
がある。

【０００９】例えば、最も発生磁界の大きな単磁極ヘッ
ドと軟磁性裏打ち垂直媒体の組合せでも、記録磁界の大
きさは高々１０ｋＯｅ（Ｏｅ：エルステッド）程度が限
界である。一方で将来の高密度・低ノイズ媒体に必要な
５ｎｍ程度の粒径で、十分な熱擾乱耐性を得る上では、
１０^７ｅｒｇ／ｃｃ以上のＫｕを示す磁性膜材料を採用
する必要があるが、その場合、室温付近における媒体の
記録に必要な磁界は１０ｋＯｅを軽く上回るため、記録
ができなくなる。従って単純に媒体のＫｕを増加させて
しまうと、記録自体ができないという問題が顕在化する
のである。

【００１０】以上説明したように、従来の多粒子系媒体
を用いた磁気記録では、低ノイズ化、熱擾乱耐性の確
保、記録感度の確保がトレードオフの関係にあり、これ
が記録密度の限界を決定する本質的な問題となっいた。

【００１１】この問題を解決する方法として、光アシス
ト磁気記録方式が考えられる。多粒子系媒体を用いる光
アシスト磁気記録方式では、十分にノイズが低くなる程
度に微細な磁性粒子を用い、熱擾乱耐性を確保するため
に室温付近で高いＫｕを示す記録層を用いることが望ま
しい。このような大きなＫｕを有する媒体は、室温付近
では記録に必要な磁界が記録ヘッドの発生磁界を上回り
記録不能である。これに対して、光アシスト磁気記録方
式においては、記録磁極の近傍に光ビームなどを用いた
媒体加熱手段を配し、記録時に局所的に媒体を加熱し加
熱部のＨｃ０をヘッドからの記録磁界以下に低下させて
記録する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この基本コンセプトを
実現する上での重要なポイントは、（１）加熱中もしく
は加熱直後の媒体が冷却する前のタイミングで記録磁界
を供給して記録を完了すること、（２）記録完了後、媒
体が十分に冷却するまでに熱擾乱の影響で記録磁化が再
反転するのを防止すること、（３）隣接トラックを加熱
して隣接磁化転移を熱擾乱で破壊することの無いように
記録磁極の幅程度の微小領域のみを選択的に加熱するこ
と、である。

【００１３】しかし、既存の半導体レーザと、誘導型磁
気ヘッドとを組み合わせたのでは、半導体レーザと磁気
ヘッドとを十分に接近させることが困難である。その結
果として、半導体レーザにより加熱された媒体が磁気ヘ
ッドの下に到達した時には、媒体が冷却しＫｕが再び上
昇して磁気記録が困難となるという問題がある。

【００１４】また、磁気記録の高密度化のためには記録
ヘッドが微細になり、マイクロファブリケーションによ
って作成する必要がある。しかし、この工程は、従来の
コイルを作る工程よりも複雑であり、コストも高いとい
う問題がある。さらに、記録ヘッドが微小化されるにつ
れ、熱擾乱により記録媒体の情報が維持されにくくなっ
てくる。

【００１５】一方、既存の半導体レーザ素子を加熱源と
して用いたのでは、ビームスポットサイズが大きいため
に、記録密度を上げると隣接する記録ビットや隣接トラ
ックに対するクロスライティングやクロスイレーズを生
ずるという問題もあった。

【００１６】本発明は、かかる課題の認識に基づいてな
されたものである。すなわち、その目的は、十分に微小
な光スポットで媒体を加熱し、同時にレーザ光と記録磁
束とを十分に接近させて媒体に確実に光アシスト磁気記
録を行うことができる磁気記録装置を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の磁気記録ヘッド及びそれを用いた磁気記録
装置は、半導体発光素子と、強磁性体と、歪み発生手段
と、を備え、前記半導体発光素子から放出される光によ
り記録媒体を加熱昇温して記録部の保磁力を低下させ、
この保磁力が低下した記録部に前記微小磁性体からの記
録磁界を印加することにより前記記録媒体に磁気的情報
を記録可能とした磁気記録装置であって、前記歪み発生
手段により前記強磁性体に歪みを付与して前記強磁性体
の磁化方向を逆磁歪効果により変化させることにより、
前記磁気的情報を記録することを特徴とする。

【００１８】ここで、前記半導体発光素子と前記記録媒
体との間に微小開口が設けられ、前記微小開口を介して
放出される近接場光が前記記録媒体に照射されるものと
しても良い。

【００１９】また、前記歪み発生手段は、ピエゾ効果を
利用して前記強磁性体に前記歪みを付与するものとして
も良い。また、前記歪み発生手段は、前記強磁性体の周
囲を取り囲むように４つの電極を有し、前記４つの電極
に印加する電圧に応じて、前記強磁性体の磁化方向を逆
転可能としても良い。

【００２０】また、前記歪み発生手段は、前記半導体発
光素子と同一の半導体材料を主要部として有するものと
しても良い。

【００２１】また、前記歪み発生手段の前記主要部は、
前記半導体発光素子の光反射層と一体的に形成されてな
るものとしても良い。

【００２２】また、前記半導体発光素子と前記記録媒体
との間に回折格子が設けられたものとしても良い。

【００２３】また、前記半導体発光素子は、ＩｎＡｌＧ
ａＮ系化合物半導体からなる発光層を有するものとして
も良い。

【００２４】なお、本明細書において「ＩｎＡｌＧａＮ
系化合物半導体」とは、Ｉｎ_ｘＡｌ _ｙＧａ_ｚＮ（ｘ≦
１，ｙ≦１，ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）なる化学式にお
いて組成比ｘ，ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させ
たすべての組成の半導体を含むものとする。例えば、Ｉ
ｎＧａＮ（ｘ＝０．４、ｙ＝０、ｚ＝０．６）も「窒化
物半導体」に含まれるものとする。さらに、３族元素で
あるＩｎ，Ａｌ，Ｇａの一部をＢ（ボロン）に置き換え
たものや、５族元素であるＮの一部をＡｓ（砒素）やＰ
（リン）に置き換えたものも含まれるものとする。この
際、３族元素としては上記の３つの元素（Ｉｎ，Ａｌ，
Ｇａ）のいずれか１つが含まれ、また、５族元素として
は必ずＮ（窒素）が含まれるものとする。

【００２５】

【発明の実施の形態】磁気コアに使用される強磁性体は
一般に磁化が向きやすい方向となる磁気容易軸を有し、
外部磁場がない場合、磁化はこの容易軸方向に向く性質
がある。この容易軸方向は応力によって変化する（逆磁
歪効果）ため、磁気コアに応力を加えることによってそ
の磁化方向を変えることができる。

【００２６】本発明においては、発光素子と一体的に形
成するピエゾ素子により、磁気コアに応力を加えるとい
う独特の構成を採用する。

【００２７】以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の
形態について説明する。

【００２８】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る磁気記録装置の要部構成の具体例
を表す概念図である。すなわち、同図（ａ）は、光アシ
スト型磁気記録装置の記録ヘッドの要部斜視図であり、
同図（ｂ）はその先端部の側面図である。

【００２９】本実施形態の記録ヘッド１Ａは、ピエゾ効
果素子１１、その上に配置された膜厚０．０５ミクロン
のＳｉＯ_２絶縁層１２、さらに強磁性体である６０％Ｎ
ｉパーマロイ片よりなる磁気記録ヘッド部１３、そのヘ
ッド部に近接して設けられた微小開口１４、及びこれら
磁気ヘッド部を配置したレーザダイオード１５からな
る。

【００３０】レーザダイオード１５は、例えば活性層を
上下からクラッド層ではさんだ「ダブルへテロ構造」を
有するものとすることができる。そして、その端部にお
いて導波路部よりも上側の部分を除去し、ここにピエゾ
効果素子１１が設けられた構成とされている。つまり、
ピエゾ効果素子１１は、レーザダイオード１５の導波路
に対して実質的に影響を与えないようしつつ、レーザ光
に近接して設けられている。

【００３１】磁気記録ヘッド部１３を構成するパーマロ
イ片は、同図において矢印Ａで表した方向の磁界中で成
長されており、無付加状態においては磁化はこの方向を
向いている。その大きさは、例えば０．１ミクロン×
０．１ミクロン×０．１ミクロン程度である。厚さ０．
１ミクロンのパーマロイ片１３は、磁壁幅が０．１ミク
ロンであるからその内部に磁壁を持つことができずに外
部におおきな磁場を漏洩する。

【００３２】ピエゾ効果素子１１は、同図において矢印
Ｓで表した方向にＡｌＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互
に積層した積層体からなり、その圧電定数は、１０
^−１１（ｍ／Ｖ）以上とすることができる。ＡｌＧａＮ
層とＩｎＧａＮ層の層厚は、例えば、数１０〜数１００
ナノメータ程度とすることができ、積層数は、５０〜１
００ペア程度とすれば良い。また、ピエゾ効果素子１１
の大きさは、例えば１０ミクロン×１０ミクロン×１０
ミクロン程度とすることができる。

【００３３】ピエゾ効果素子１１の両端には、電極１７
Ａ及び１７Ｂが設けられ、約１０Ｖの電圧を印加するこ
とによって矢印Ｓの方向に相対的に１０^−５程度伸び
る。この伸びは、ＳｉＯ_２絶縁膜１２を介してパーマロ
イ片１３の伸びとなる。パーマロイの磁歪定数は２×１
０^−５であるから、この伸びによりパーマロイの磁化容
易軸は矢印Ｂの方向に変化する。１０Ｖという印加電圧
は、通常のピエゾ素子では絶縁破壊を生じさせる可能性
があるが、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ系ではその心配はな
い。

【００３４】レーザダイオード１５は、ピエゾ効果素子
１１と同様に、ＡｌＩｎＧａＮ系の材料により形成する
ことができ、例えば、サファイア基板１０の上に順次Ａ
ｌＩｎＧａＮ系の材料をエピタキシャル成長させて形成
することができる。そして、電極１８Ａ及び１８Ｂによ
り電流を注入すると、レーザ光Ｌを放出する。レーザ１
５の出射端面には、例えば、誘電体や金属などからなる
反射層が形成され、レーザ光の光軸に整合させて微小開
口部１４が設けられている。レーザダイオード１５から
放出されたレーザ光は、この微小開口部１４によって近
接場光を発生する。なお、本願明細書において、「近接
場光」とは、エバネッセント波も包含しうるものとす
る。

【００３５】近接場光による記録媒体の加熱を有効に利
用するためには、開口部１４と磁気ヘッド部とを近接さ
せる必要がある。従来の光アシスト型磁気記録ヘッドで
は、磁気ヘッドをレーザダイオードに近接させるとレー
ザダイオードの導波路構造を破壊することになるため、
近接配置は容易ではなかった。本発明では、磁歪効果を
使用することにより磁気ヘッド部を大幅に小さくし、ピ
エゾ効果素子１１をレーザダイオード１５と同一の材料
系により形成することにより、同一の基板上、同一材料
系の素子上に形成することが可能となった。

【００３６】磁気記録媒体Ｍは、光アシスト磁気記録ヘ
ッド１３に対向して配置される。記録媒体Ｍは、高いＫ
ｕの磁性材料を有する記録層を有する。記録に際して
は、記録媒体Ｍは矢印Ｒの方向に走行し、微小開口部１
４から生じる近接場光により記録層Ｍ１が十分に加熱さ
れた後に、パーマロイ片１３に近接する。

【００３７】パーマロイ片１３の磁化方向は、無負荷状
態においては矢印Ａの方向であり、これに対向して設け
られる磁気記録媒体Ｍに対して磁化方向が傾斜している
ために、記録層Ｍ１に有効な記録磁界を与えることがで
きず、磁化転移を生じさせることはない。これに対し
て、ピエゾ効果素子１１により歪が与えられると、磁化
方向が矢印Ｂに変化するため、記録層に対してパーマロ
イ片１３からの漏洩磁界が印加され、磁化転移を生じさ
せることができる。つまり、ピエゾ効果素子１１によっ
てパーロイ片１３の磁化方向を変化させることにより、
記録層の磁化転移の有無を制御して磁気的情報を書き込
むことができる。

【００３８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。

【００３９】図２は、本実施形態にかかる光アシスト型
の磁気記録装置の要部を表す概念図であり、同図（ａ）
はその記録ヘッド部の要部斜視図であり、同図（ｂ）は
その先端部の上面図である。

【００４０】本実施形態の記録ヘッド１Ｂは、端面発光
型レーザダイオードの端面付近の一部をピエゾ効果素子
として用いるものである。

【００４１】すなわち、図２において、レーザダイオー
ド２５の端面付近に一体的にピエゾ効果素子部２１が設
けられている。これは、例えばレーザダイオード２５を
ＡｌＧａＩｎＮ系の材料により形成し、矢印Ｓの方向に
エピタキシャル層を積層させる際に、そのクラッド層の
一部あるいはクラッド層よりも外側に、ＡｌＧａＮ／Ｉ
ｎＧａＮのＤＢＲ層を挿入したものとすれば良い。そし
て、このように形成したＤＢＲ層は、レーザダイオード
の要部においては、光反射層として作用する。一方、こ
のＤＢＲ層は、端面付近においては、図示したように、
電極２７Ａ及び２７Ｂを設けて積層方向に独立して電圧
を印加することにより、ピエゾ効果素子部２１として動
作させることができる。ピエゾ効果素子部２１の大きさ
は、例えば１０ミクロン×１０ミクロン×１０ミクロン
程度とすることができる。

【００４２】ここで、電極２７Ａは、その先端が半導体
層の内部に埋め込まれ、ピエゾ効果素子部２１を構成す
るＤＢＲ構造を挟んで電極２７Ｂと対向配置される。ま
た、図示した具体例とは別に、電極２７Ａを矢印ＥＬで
表す面に形成しても良い。ここに電極２７Ａを形成する
とピエゾ効果素子部２１に対する電界強度は低下する
が、電圧の印加は可能である。

【００４３】ピエゾ効果素子部２１の上には、ピエゾ効
果を大きくするためのＭｇＯ薄膜２２を介して単結晶鉄
（Ｆｅ）片２３Ａと微小永久磁石２３Ｂとが直列状に設
けられている。単結晶鉄片２３の大きさは、例えば０．
２ミクロン×０．３ミクロン×０．０５ミクロン程度と
することができる。鉄の磁壁幅は０．２ミクロン程度で
あるので、単結晶鉄片２３Ａの内部には磁壁が存在でき
ず、外部に大きな磁場が漏洩することになる。単結晶鉄
の磁化容易軸は＜００１＞方向であるが、本具体例の場
合は、形状異方性により磁化は図の矢印Ａの向きにな
る。

【００４４】鉄（Ｆｅ）の磁歪係数は２×１０^−６であ
り、ピエゾ効果素子部２１の圧電定数は１０^−１１以上
であるので、ピエゾ効果素子部２１に約１Ｖの電圧を印
加することにより、第１実施形態の場合と同様に、単結
晶鉄片２３Ａの磁化容易軸を矢印Ｂの方向に変化させる
ことができる。

【００４５】ここで、永久磁石２３Ｂの磁化方向を矢印
Ｐの方向にしておくと、ピエゾ効果素子部２１に電圧を
印加することにより、単結晶鉄片２３Ａの磁化方向と整
合し、記録媒体Ｍに記録磁界が印加される。

【００４６】本実施形態においても、レーザダイオード
２５から放出されたレーザ光は、微小開口２４において
近接場光を生ずる。記録媒体は、この近接場光により加
熱された後に単結晶鉄片２３Ａから漏洩する記録磁界が
印加されて磁気的情報が書き込まれる。

【００４７】本実施形態においては、記録磁界を供給す
る磁極として微小な単結晶鉄片２３Ａを用いることによ
り、磁極先端部のサイズを極めて微細にすることができ
る。従って、記録ビットサイズを従来よりも大幅に縮小
して記録密度を大幅に高くすることが可能となる。

【００４８】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について説明する。

【００４９】図３は、本実施形態にかかる光アシスト型
の磁気記録装置の記録ヘッドの要部斜視図である。

【００５０】本実施形態の記録ヘッド１Ｃは、側面発光
型のレーザダイオード３５の端面付近にピエゾ効果素子
部３１を形成したものである。

【００５１】レーザダイオード３５は、同図の矢印Ｓの
方向にエピタキシャル層を積層することにより形成され
る。そして、図２に表したものと同様に、そのクラッド
層の一部あるいはクラッド層よりも外側に、ＡｌＧａＮ
／ＩｎＧａＮのＤＢＲ層を挿入したものとする。このよ
うに形成したＤＢＲ層は、レーザダイオードの要部にお
いては、光反射層として作用する。一方、このＤＢＲ層
は、端面付近においては、図示したように、電極３７Ａ
及び３７Ｂを設けて積層方向に独立して電圧を印加する
ことにより、ピエゾ効果素子部３１として動作させるこ
とができる。本具体例においても、電極３７Ａの先端部
は、半導体層の内部に埋め込まれ、電極３７Ｂと対向し
てピエゾ効果素子部３１に電圧を印加する。

【００５２】レーザ光は、レーザダイオード３５の上面
から放出される。そして、この出射部に誘電体や金属な
どの層を形成し、スリット状の微小開口３６または回折
格子をつくり近接場光を作り出すことができる。

【００５３】大きさが１ミクロン×１ミクロン×１ミク
ロン程度のＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ超格子構造ピエゾ効
果素子部３１の上には、大きさが０．２ミクロン×０．
３ミクロン×０．０５ミクロン程度の単結晶鉄片３３Ａ
および微小永久磁石３３Ｂが設けられている。

【００５４】ピエゾ効果素子部３１は、対向した電極３
７Ａ及び３７Ｂを有しており電圧印可によって矢印Ｓの
方向に伸びる。単結晶鉄（Ｆｅ）の磁壁幅は前述したよ
うに０．２ミクロン程度であることからその内部に磁壁
が存在できないことになり、外部に大きな磁場が漏洩す
ることになる。単結晶鉄の磁化容易軸は＜００１＞であ
るが、この場合は形状異方性により磁化は矢印Ａの向き
とされている。鉄の磁歪係数は前述したように２×１０
^−６程度であり、ピエゾ効果素子部３１の圧電定数は１
０^−１１以上であるから、磁化の方向を考えると、ピエ
ゾ効果素子部３１に０．１Ｖ程度の電圧を加えることに
より、磁化容易軸を矢印Ｂの方向に変化させることがで
きる。

【００５５】図示しない記録媒体は、微小開口３６に対
向して設けられ、微小開口３６からの近接場光により加
熱された後に単結晶鉄片３３Ａから漏洩する記録磁界に
よって磁気的情報が書き込まれる。

【００５６】本実施形態において永久磁石３３Ｂを搭載
することで電圧印加時の磁気エネルギー変化を作り出し
ている点は、第２実施形態と同様である。

【００５７】また、本実施形態においては、微小開口３
６の代わりに、回折格子を用いることもできる。

【００５８】図４は、このような回折格子を表す概念図
である。すなわち、同図に表したように、レーザ光の出
力部Ｅを中心として回折格子Ｄが形成されている。この
ような回折格子を用いると、ソリッド・イマージョン・
レンズ（solid immersion lense）を形成することがで
き、フレネルレンズとしての集光作用を得ることもでき
る。

【００５９】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態について説明する。

【００６０】図５は、本実施形態にかかる光アシスト型
の磁気記録装置の記録ヘッドの要部斜視図である。

【００６１】本実施形態の記録ヘッド１Ｄは、端面発光
型のレーザダイオードの端面にレーザの反射鏡を兼ねる
ピエゾ効果素子を設けたものである。すなわち、この記
録ヘッドは、３ミクロン×３ミクロン×１ミクロン程度
の大きさのＡｌＮ／ＩｎＮピエゾ効果素子兼反射窓構造
部４１を有する。この構造部において、ＡｌＮ層とＩｎ
Ｎ層の積層方向は、矢印Ｓの方向である。

【００６２】レーザダイオード４５は、端面発光型のレ
ーザである。ピエゾ効果素子兼反射窓構造部４１の一部
は、レーザダイオード４５の光出射端面の前方を覆うよ
うに延設されている。従って、その構成をレーザ光に対
して反射率の高いＤＢＲ（distributed Bragg reflecto
r）構造とすると、レーザ共振器の反射面としての作用
が得られる。このためには、ＡｌＮ層とＩｎＮ層をそれ
ぞれレーザ光の波長に応じて決定すれば良い。また、レ
ーザ光の出射部には、微小開口４４が設けられている。

【００６３】この構造部４１の一部には、切り欠き状の
段差が設けられ、この面上に、膜厚０．０５ミクロンの
ＳｉＯ_２絶縁層４２を介して、０．１ミクロン×０．１
ミクロン×０．１ミクロンの強磁性体である６０％Ｎｉ
パーマロイよりなる磁気ヘッド部４３が設けられてい
る。

【００６４】磁気ヘッド部４３を構成するパーマロイの
磁化方向は、無負荷状態においてレーザ光の光軸に対し
て斜めに設けられている。厚さ０．１ミクロンのパーマ
ロイは磁壁幅が０．１ミクロンであるから内部に磁壁を
持つことができずに、外部に大きな磁場が漏洩すること
は、前述した第１実施形態と同様である。

【００６５】ピエゾ効果素子部４１の圧電定数は１０
^−１１（ｍ／Ｖ）以上であり電極４６Ａ及び４６Ｂ間に
１Ｖの電圧を印加することによって、水平方向に相対的
に１０ ^−５だけのびる。この伸びはＳｉＯ_２絶縁膜４２
を介してパーマロイ４３の伸びとなる。このパーマロイ
の磁歪定数は２×１０^−５であるから、この伸びにより
パーマロイの磁化容易軸は図の奥行き方向となる。ピエ
ゾ部に形成されている微小開口部４４は、レーザダイオ
ード４５により発生したレーザ光から近接場を発生す
る。

【００６６】近接場による発熱を有効に利用するために
は、微小開口部４４と磁気ヘッド部４３とを近接させる
必要がある。従来の磁気記録素子では、磁気ヘッド部を
発光素子に近接させると導波路構造を破壊することにな
り、近接は容易ではなかった。

【００６７】本実施形態では磁歪効果を使用することに
より磁気ヘッド部を小さくし、反射窓とピエゾ効果素子
をレーザと同一材料を使用することにより同一基板上、
素子上に形成することにより可能とした。

【００６８】以上説明した第１乃至第４の実施形態にお
いては、磁気ヘッド部からの漏洩磁界の方向が一定であ
るため、記録と消去のいずれか一方しか行うことができ
ない。記録と消去とを行うには、２つのヘッドを用いれ
ば良い。または、消去する場合は、光出力を大きくする
ことで記録を消去する方法もある。

【００６９】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態について説明する。

【００７０】図６は、本実施形態にかかる光アシスト型
の磁気記録装置の記録ヘッドの要部斜視図である。本実
施形態の記録ヘッド１Ｅは、第４実施形態に関して前述
した構造をさらに改良し、４つの電極５７Ａ〜５７Ｄを
設けることによって、磁気ヘッド部５３から正負両方向
の磁界を印加することができるものである。

【００７１】すなわち、この記録ヘッド１Ｅは、３ミク
ロン×３ミクロン×１ミクロンのＡｌＮ／ＩｎＮピエゾ
効果素子兼反射窓構造部５１、その上に膜厚０．０５ミ
クロンのＳｉＯ２絶縁層５２を介して設けられた０．１
ミクロン×０．１ミクロン×０．１ミクロンの強磁性体
である６０％Ｎｉパーマロイよりなる磁気ヘッド部５
３、そのヘッド部に近接した微小開口５４、これら磁気
ヘッド部を配置したＡｌＩｎＧａＮ系レーザダイオード
５５からなる。図示しない記録媒体は、微小開口部５４
に対向するように配置される。

【００７２】磁気ヘッド部５３の磁化は、無負荷状態
で、レーザ光の光軸に対して垂直な方向Ａを向いてい
る。厚さ０．１ミクロンのパーマロイは磁壁幅が０．１
ミクロンであるから内部に磁壁を持つことができずに外
部におおきな磁場が漏洩することは前述の通りである。

【００７３】ピエゾ効果素子部５１には、磁気ヘッド部
５３をとり囲むように４つの対向電極５７Ａ〜５７Ｄが
設けられている。この４つの電極を、対抗する２組の電
極として用いる。このときに、２組の電極に印加する電
圧を調節すると、ピエゾ効果素子部はレーザ光軸に対し
て斜めに伸びることになり、磁化容易軸のシフト方向を
決定することができる。

【００７４】図７は、４つの電極に印加する電圧と、上
方からみた磁気ヘッド部５３の磁化方向との関係を表す
概念図である。電圧を印加しない場合は、同図（ａ）に
表したように、磁気ヘッド部５３の磁化は、レーザ光軸
に対して垂直方向すなわち、媒体面に対して略平行な方
向にある。

【００７５】これに対して、図７（ｂ）に表したよう
に、隣接する（５７Ａ、５７Ｃ）側が隣接する（５７
Ｂ、５７Ｄ）側に対して負であり、且つ対向する（５７
Ａ、５７Ｄ）が、対向する（５７Ｂ、５７Ｃよりも大き
な電位差を有するように電圧を印加する。すると、ピエ
ゾ効果素子部は、（５７Ａ、５７Ｄ）の対角方向におい
て斜めに伸びる。その結果として、磁気ヘッド部５３の
磁化は、同図に表したようにシフトする。これに続け
て、図７（ｃ）に表したように電圧を印加すると、磁気
ヘッド部５３の磁化は、さらにシフトして記録媒体に向
かう方向になる。

【００７６】一方、電圧を印加しない状態（図７
（ａ））から、図７（ｄ）に表したように電圧を印加す
ると、ピエゾ効果素子部は、（５７Ｂ、５７Ｃ）の対角
方向において斜めに伸びる。その結果として、磁気ヘッ
ド部５３の磁化は、同図に表したようにシフトする。こ
れに続けて、図７（ｄ）に表したように電圧を印加する
と、磁気ヘッド部５３の磁化は、さらにシフトして記録
媒体から離れる方向になる。

【００７７】つまり、４つの電極５７Ａ〜５７Ｄの電圧
を調節することにより、磁気ヘッド部５３からの発生磁
界が正負の２種類生じさせることが可能となる。磁化方
向を手前側と奥行き側に選ぶことができるため、記録／
消去が可能となる。このままでも十分であるが、この中
間状態をへて、さらに同じ側の電圧差を０にする方法も
ある。この場合光出力は一定でよい。ピエゾ効果素子部
兼反射窓構造部５１に形成されている微小開口部５４
は、レーザダイオード５５により発生したレーザ光から
近接場を発生することは他の実施例と変わりはない。

【００７８】以上第１乃至第５の実施の形態に関して説
明した記録ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘ
ッドアセンブリに組み込まれ、熱アシスト型の磁気記録
装置として実現される。

【００７９】図８は、このような磁気記録装置の概略構
成を例示する要部斜視図である。すなわち、本発明の熱
アシスト磁気記録装置１５０は、ロータリーアクチュエ
ータを用いた形式の装置である。同図において、長手記
録用または垂直記録用磁気ディスク２００は、スピンド
ル１５２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの
制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方
向に回転する。磁気ディスク２００は、長手記録用また
は垂直記録用の記録層を有し、さらに、その上に積層さ
れた軟磁性層とを有する「キーパードメディア」の構成
を有しても良い。磁気ディスク２００は、磁気ディスク
２００に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ
１５３は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り
付けられている。ここで、ヘッドスライダ１５３は、第
１乃至第５実施形態に関して前述した記録ヘッド部をそ
の先端付近に搭載している。

【００８０】磁気ディスク２００が回転すると、ヘッド
スライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は磁気ディスク
２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。

【００８１】サスペンション１５４は、図示しない駆動
コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータ
アーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータ
アーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボ
イスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイ
ルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビ
ン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコ
イルを挟み込むように対向して配置された永久磁石およ
び対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。

【００８２】アクチュエータアーム１５５は、固定軸１
５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリ
ングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６によ
り回転摺動が自在にできるようになっている。

【００８３】図９は、本発明の磁気記録装置の全体構成
を例示するブロック図である。図９において、Ｉｏは発
光素子駆動入力、Ｉｓは信号入力、Ｏｓは信号出力、２
０１は発光素子駆動回路系、２０２はヘッドに内蔵され
た発光素子、２０３はＥＣＣ（誤り訂正コード）附加回
路系、２０４は変調回路系、２０５は記録補正回路系、
２０６はヘッドに内蔵されたピエゾ効果素子部、２０７
は媒体、２０８はヘッドに内蔵された再生素子部、２０
９は等価回路系、２１０は復号回路系、２１１は復調回
路系、２１２はＥＣＣ回路系である。

【００８４】本発明の磁気記録装置は、従来の磁気ディ
スク装置に、発光素子駆動入力Ｉｏ、発光素子駆動回路
系２０１、発光素子２０２が附加されたブロック構成を
為す点、図１〜図７に例示したような独特の記録ヘッド
部が設けられた点が特徴である。

【００８５】発光素子駆動入力はレーザ素子へのＤＣ電
圧の供給で構わず、発光素子駆動回路系は特に設けずに
発光素子をＤＣ駆動しても構わない。変調回路の出力に
同期させてパルス的に駆動しても良く、パルス駆動の方
が回路構成は複雑化するが、レーザの寿命を長期化する
上では好ましい。ＥＣＣ附加回路系２０３とＥＣＣ回路
系２１２は特に設けなくても構わない。変復調の方式、
記録補正の方式は自由に選定することが可能である。

【００８６】媒体への情報入力は、発光素子部２０２か
らの光照射と、この光照射でＨｃ０が低下している媒体
位置に、ピエゾ効果素子部２０６から記録信号変調され
た記録磁界を印加することにある。記録情報が媒体面上
の磁化転移列として形成される点は従来の磁気記録装置
と同等である。この時に、図１〜図７に関して前述した
ように本発明によれば、加熱のためのレーザ光と磁気記
録ヘッドの先端とを極めて近接させることができるの
で、加熱と磁気書き込みとを最適なタイミングで行うこ
とができる。つまり、超高密度の磁気記録を超高速に行
うことが可能となる。

【００８７】磁化転移列から発生する媒体からの漏洩磁
界を信号磁界として再生素子部２０８が検出する。再生
素子部はＧＭＲ型が典型的であるが、通常のＡＭＲ（an
isotropic magnetoresistance）型でも良く、将来的に
はＴＭＲ（tunneling magnetoresistance）型を採用し
ても良い。

【００８８】また、本発明の磁気記録装置において用い
る記録媒体は、いわゆるハードディスクには限定され
ず、その他フレキシブルディスクや磁気カードなどの磁
気的記録が可能なあらゆる媒体を用いることができる。
光ディスクと磁気ディスクとを組み合わせたものを用い
ることも可能である。

【００８９】さらに、本発明の磁気記録装置は、磁気記
録のみを実施するものでも良く、記録・再生を実施する
ものでも良い。磁気ヘッドと媒体との位置関係について
も、いわゆる「浮上走行型」でも「接触走行型」でも良
い。さらに、記録媒体を磁気記録装置から取り外し可能
とした、いわゆる「リムーバブル」の形式の磁気記録装
置であっても良い。

【００９０】以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の
形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具
体例に限定されるものではない。

【００９１】例えば、レーザダイオードやピエゾ効果素
子の材料や構造は、当業者が公知の技術から適宜選択し
て同様に用いて同様の各種の効果を得ることができる。
例えば、レーザダイオードとしていわゆる面発光型の素
子を用いることもできる。

【００９２】また、磁気ヘッド部を構成する磁性材料に
ついても、パーマロイや鉄以外に種々の公知の材料を適
宜選択して同様に用いることができる。

【００９３】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することが可能である。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
イルを必要としない光アシスト方式の磁気記録ヘッドを
搭載した磁気記録装置を提供することができるようにな
る。その結果として、加熱源としての半導体レーザと磁
気書き込み手段としての磁気ヘッドとを近接して配置す
ることができるようになる。両者を近接して配置する
と、記録媒体が加熱された後、冷却する前に磁気的情報
を書き込むことができるようになり、従来よりも高いＫ
ｕを有する媒体を用いることができる。その結果とし
て、記録ビットサイズを縮小しても熱擾乱によるデータ
の消失の問題がなくなり、従来よりも記録密度を大幅に
高くすることが可能となる。

【００９５】また、本発明においては、加熱源として近
接場光を用いるために、加熱領域を極めて限定すること
ができる。その結果として、クロスライティングやクロ
スイレーズを防ぎつつ、トラックサイズや記録ビットサ
イズを縮小することができ、従来よりも高い密度の磁気
記録を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる光アシスト型の
磁気記録装置の要部を表す概念図であり、同図（ａ）は
その記録ヘッド部の要部斜視図であり、同図（ｂ）はそ
の先端部の側面図である。

【図２】本発明の第２実施形態にかかる光アシスト型の
磁気記録装置の要部を表す概念図であり、同図（ａ）は
その記録ヘッド部の要部斜視図であり、同図（ｂ）はそ
の先端部の上面図である。

【図３】本発明の第３実施形態にかかる光アシスト型の
磁気記録装置の記録ヘッドの要部斜視図である。

【図４】回折格子を表す概念図である。

【図５】本発明の第４実施形態にかかる光アシスト型の
磁気記録装置の記録ヘッドの要部斜視図である。

【図６】本発明の第５実施形態にかかる光アシスト型の
磁気記録装置の記録ヘッドの要部斜視図である。

【図７】４つの電極に印加する電圧と、上方からみた磁
気ヘッド部５３の磁化方向との関係を表す概念図であ
る。

【図８】磁気記録装置の概略構成を例示する要部斜視図
である。

【図９】磁気記録装置の全体構成を例示するブロック図
である。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｅ記録ヘッド１１、２１、３１、４１、５１ピエゾ効果素子部１２、２２、３２、４２、５２絶縁膜１３、２３、３３、３４、３５強磁性体１４、２４、３４、４４、５４微小開口１７、２７、３７、４７、５７電極（ピエゾ効果素子
用）１８、２８、３８、４８、５８電極（レーザダイオー
ド用）１５０熱アシスト磁気記録装置１５２スピンドル１５３ヘッドスライダ１５４サスペンション１５５アクチュエータアーム１５６ボイスコイルモータ１６０磁気ヘッドアセンブリ２００媒体（磁気記録ディスク）Ｉｏ発光素子駆動入力Ｉｓ信号入力Ｏｓ信号出力２０１発光素子駆動回路系２０２発光素子部２０３ＥＣＣ（誤り訂正コード）附加回路系２０４変調回路系２０５記録補正回路系２０６ピエゾ素子部２０７媒体２０８再生素子部２０９等価回路系２１０復号回路系２１１復調回路系２１２ＥＣＣ回路系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体発光素子と、強磁性体と、歪み発生
手段と、を備え、前記半導体発光素子から放出される光
により記録媒体を加熱昇温して前記記録媒体の記録層の
保磁力を低下させ、この保磁力が低下した前記記録層に
前記強磁性体から記録磁界を印加することにより前記記
録媒体に磁気的情報を記録可能とした磁気記録ヘッドで
あって、前記歪み発生手段により前記強磁性体に歪みを付与して
前記強磁性体の磁化方向を逆磁歪効果により変化させる
ことにより、前記磁気的情報を記録することを特徴とす
る磁気記録ヘッド。
【請求項２】前記半導体発光素子と前記記録媒体との間
に微小開口が設けられ、前記微小開口を介して放出され
る近接場光が前記記録媒体に照射されることを特徴とす
る請求項１記載の磁気記録ヘッド。
【請求項３】前記歪み発生手段は、ピエゾ効果を利用し
て前記強磁性体に前記歪みを付与することを特徴とする
請求項１または２に記載の磁気記録ヘッド。
【請求項４】前記歪み発生手段は、前記強磁性体の周囲
を取り囲むように４つの電極を有し、前記４つの電極に
印加する電圧に応じて、前記強磁性体の磁化方向を逆転
可能としたことを特徴とする請求項３記載の磁気記録ヘ
ッド。
【請求項５】前記歪み発生手段は、前記半導体発光素子
と同一の半導体材料を主要部として有することを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気記録ヘッ
ド。
【請求項６】前記歪み発生手段の前記主要部は、前記半
導体発光素子の光反射層と一体的に形成されてなること
を特徴とする請求項５記載の磁気記録ヘッド。
【請求項７】前記半導体発光素子に回折格子が設けられ
たことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載
の磁気記録ヘッド。
【請求項８】前記半導体発光素子は、ＩｎＡｌＧａＮ系
化合物半導体からなる発光層を有することを特徴とする
請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁気記録ヘッド。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１つに記載の磁気
記録ヘッドを備えたことを特徴とする磁気記録装置。