JP2009064487A

JP2009064487A - 磁気記録ヘッド及び磁気記録装置

Info

Publication number: JP2009064487A
Application number: JP2007229121A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Yamada; 健一郎山田; Hitoshi Iwasaki; 仁志岩崎; Junichi Akiyama; 純一秋山; Masayuki Takagishi; 雅幸高岸; Tomoki Funayama; 知己船山; Masahiro Takashita; 雅弘高下; Mariko Shimizu; 真理子清水
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2027-09-04
Also published as: US8139322B2; JP4919901B2; US20090059423A1

Abstract

【課題】安定した高周波磁界アシスト記録を可能とした磁気記録ヘッド及びこれを用いた磁気記録装置を提供する。
【解決手段】主磁極と、第１の磁性体層と、第２の磁性体層と、前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層との間に設けられた中間層と、を有する積層体と、前記積層体に電流を通電可能とした一対の電極と、を備え、前記積層体の積層方向は、媒体移動方向に対して略平行な方向にあり、前記積層体は、媒体対向面に対して平行で且つ前記積層方向に対して垂直な方向において、前記積層体に対する前記主磁極の対向面の端より突出した突出部を有することを特徴とする磁気記録ヘッドを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気記録ヘッド及び磁気記録装置に関し、特に高記録密度、高記録容量、高データ転送レートのデータストレージの実現に好適なスピントルク発振子を備えた磁気記録ヘッド及び磁気記録装置に関する。

１９９０年代においては、ＭＲ（Magneto-Resistive effect）ヘッドとＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive effect）ヘッドの実用化が引き金となって、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）の記録密度と記録容量が飛躍的な増加を示した。しかし、２０００年代に入ってから磁気記録媒体の熱揺らぎの問題が顕在化してきたために、記録密度増加のスピードが一時的に鈍化した。それでも、面内磁気記録よりも原理的に高密度記録に有利である垂直磁気記録が２００５年に実用化されたことが牽引力となって、昨今、ＨＤＤの記録密度は年率約４０％の伸びを示している。

また、最新の記録密度実証実験では４００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２を超えるレベルが達成されており、このまま堅調に進展すれば、２０１２年頃には記録密度１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２が実現されると予想されている。しかしながら、このような高い記録密度の実現は、垂直磁気記録方式を用いても、再び熱揺らぎの問題が顕在化するために容易ではないと考えられる。

この問題を解消し得る記録方式として「高周波磁界アシスト記録方式」が提案されている。高周波磁界アシスト記録方式では、記録信号周波数より十分に高い、磁気記録媒体の共鳴周波数付近の高周波磁界を局所的に印加する。この結果、磁気記録媒体が共鳴し、高周波磁界を印加された磁気記録媒体の保磁力（Ｈｃ）はもともとの保磁力の半分以下となる。このため、記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、より高保磁力（Ｈｃ）かつ高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の磁気記録媒体への磁気記録が可能となる（例えば、特許文献１）。しかし、この特許文献１に開示された手法ではコイルにより高周波磁界を発生させており、高密度記録時に効率的に高周波磁界を印加することが困難であった。

そこで高周波磁界の発生手段として、スピントルク発振子を利用する手法も提案されている（例えば、特許文献２、３および非特許文献１）。この特許文献２、３および非特許文献１に開示された技術においては、スピントルク発振子は、スピン注入層と、非磁性体層と、磁性体層と、電極とからなる。電極を通じてスピントルク発振子に直流電流を通電すると、スピン注入層によって生じたスピントルクにより、磁性体層の磁化が強磁性共鳴を生じる。その結果、スピントルク発振素子から高周波磁界が発生することになる。

スピントルク発振子のサイズは数十ナノメートル程度であるため、発生する高周波磁界はスピントルク発振子の近傍の数十ナノメートル程度に局在する。さらに高周波磁界の面内成分により、垂直磁化した磁気記録媒体を効率的に共鳴することが可能となり、磁気記録媒体の保磁力を大幅に低下させることが可能となる。この結果、主磁極による記録磁界と、スピントルク発振子による高周波磁界とが重畳した部分のみで高密度磁気記録が行われ、高保磁力（Ｈｃ）かつ高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の磁気記録媒体を利用することが可能となることが提案されている（例えば、非特許文献１）。このため、高密度記録時の熱揺らぎの問題を回避できる。
米国特許第６０１１６６４号明細書米国特許出願公開第２００５／００２３９３８号明細書米国特許出願公開第２００５／０２１９７７１号明細書 J Zhu et al., "Microwave Assisted Magnetic Recording (MAMR)", Digest of the 18th Magnetic Recording Conference (TMRC), B6, p. 34-35, 2007.

スピントルク発振子を備えた磁気記録ヘッドを実現するためには、スピントルク発振子と主磁極とを近接させ、面内高周波磁界と斜め記録磁界とを媒体内で効率的に重畳し、かつ、スピントルク発振子の発振周波数と媒体共鳴周波数とをほぼ等しくすることが重要になる。しかし、スピントルク発振子と主磁極とを近接させた場合、書込み時に主磁極からスピントルク発振子に5ｋOe〜10kOeと大きな磁界が印加される。この結果、スピントルク発振子の発振周波数および発生磁界強度が、書込み方向によって変化してしまう、という問題があった。
また、書込み時に主磁極からスピントルク発振子に印加する磁界により、スピントルク発振子を構成するスピン注入層の磁化が乱される。この結果、長期間使用する際に、スピン注入層が消磁され、スピントルク発振子が動作しなくなる、という問題があった。

このため、安定したスピントルク発振子を備えた磁気記録ヘッドの実用化のためには、主磁極からの発生磁界の影響を低減可能なスピントルク発振子を備えた磁気記録ヘッドの開発が不可欠である。
本発明は上記の状況を鑑み、安定した高周波磁界アシスト記録を可能としたスピントルク発振子を備えた磁気記録ヘッド及びこれを用いた磁気記録装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、主磁極と、第１の磁性体層と、第２の磁性体層と、前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層との間に設けられた中間層と、を有する積層体と、前記積層体に電流を通電可能とした一対の電極と、を備え、前記積層体の積層方向は、媒体移動方向に対して略平行な方向にあり、前記積層体は、媒体対向面に対して平行で且つ前記積層方向に対して垂直な方向において、前記積層体に対する前記主磁極の対向面の端より突出した突出部を有することを特徴とする磁気記録ヘッドが提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、磁気記録媒体と、上記の磁気記録ヘッドと、前記磁気記録媒体と前記磁気記録ヘッドとを離間させまたは接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動手段と、前記磁気記録ヘッドを前記磁気記録媒体の所定記録位置に位置合わせする制御手段と、前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理手段と、を備えたことを特徴とする磁気記録装置が提供される。

本発明によれば、安定した高周波磁界アシスト記録を可能とした磁気記録ヘッド及びこれを用いた磁気記録装置が提供される。

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
本発明の高周波アシスト磁気ヘッドに関わる第１の実施の形態について、ここでは多粒子系の垂直磁気記録媒体に記録する場合を想定して、説明する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる磁気記録ヘッドの概略構成を表す斜視図である。

また、図２は、この磁気記録ヘッドが搭載されるヘッドスライダーを表す斜視図である。本実施形態の磁気記録ヘッド５は、再生ヘッド部７０と、書込ヘッド部６０と、を備えている。再生ヘッド部７０は、磁気シールド層７２ａと、磁気シールド層７２ｂと、磁気シールド層７２ａと磁気シールド層７２ｂとの間に設けられた磁気再生素子７１と、を有する。
また、書込ヘッド部６０は、主磁極６１と、リターンパス（シールド）６２と、励磁コイル６３と、スピントルク発振子１０と、を有する。再生ヘッド部７０の各要素、および書込ヘッド部６０を構成する各要素は、図示しないアルミナ等の絶縁体により分離されている。磁気再生素子７１としては、ＧＭＲ素子やＴＭＲ(Tunnel Magneto-Resistive effect)素子などを利用することが可能である。また、再生分解能をあげるために、磁気再生素子７１は、２枚の磁気シールド層７２ａ、７２ｂの間に設置される。

この磁気記録ヘッド５は、図２に表したようにヘッドスライダー３に搭載される。ヘッドスライダー３は、Ａｌ_２Ｏ_３／ＴｉＣなどからなり、磁気ディスクなどの磁気記録媒体８０の上を浮上または接触しながら相対的に運動できるように設計・加工されている。そして、ヘッドスライダー３は、空気流入側３Ａと空気流出側３Ｂとを有し、磁気記録ヘッド５、空気流出側３Ｂの側面などに配置される。

磁気記録媒体８０は、媒体基板８２とその上に設けられた磁気記録層８１とを有する。書込ヘッド部６０から印加される磁界により磁気記録層８１の磁化が所定の方向に制御され、書込がなされる。そして、再生ヘッド部７０は、磁気記録層８１の磁化の方向を読み取る。

図３は、この磁気記録ヘッド５に設けられるスピントルク発振子１０の構造を例示する模式図である。
スピントルク発振子１０は、第１の電極４１と、スピン注入層３０（第２の磁性体層）と、スピン透過率の高い中間層２２と、発振層１０ａ（第１の磁性体層）と、バイアス層２０と、第２の電極４２と、がシールド６２から主磁極６１方向へこの順に積層された構造を有する。積層面は、媒体対向面１００に略垂直である。そして、スピン注入層３０と中間層２２と発振層１０ａとを含む積層体は、媒体移動方向８５に対して垂直で且つ媒体対向面１００（図１参照）に対して平行な方向９０において、対向する主磁極６１のコア幅よりも突出した部分１０Ｐを有する。そして、電極４１と電極４２を介してスピントルク発振子１０に電流を流し、高周波磁界を発生させることができる。駆動電流密度は５×１０^７Ａ／ｃｍ^２から１×１０^９Ａ／ｃｍ^２にすることが望ましく、所望の発振状態になるよう適宜調整する。

電極４１及び電極４２としては、Ｔｉ、Ｃｕなど電気抵抗が低く、酸化されにくい材料を用いることができる。
中間層２２としては、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどのスピン透過率の高い材料を用いることができる。中間層２２の膜厚は、１原子層から３ｎｍとすることが望ましい。これにより発振層１０ａとスピン注入層３０の交換結合を少なくすることが可能となる。
発振層１０ａは、発振時に磁界を発生する高Ｂｓ軟磁性材料（ＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ積層膜）からなっており、発振層１０ａの膜厚は５ｎｍから２０ｎｍとすることが望ましい。スピン注入層３０は膜面直方向に磁化配向したＣｏＰｔ合金からなっており、スピン注入層３０の膜厚は２ｎｍから６０ｎｍとすることが望ましい。
スピン注入層３０、発振層１０ａとしては、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ等の、比較的、飽和磁束密度の大きく膜面内方向に磁気異方性を有する軟磁性層や、膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜を用いることができる。さらに、膜面直方向に磁化配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性、ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性層、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性層、ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性層、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、垂直配向性に優れた材料も適宜用いることができる。また、複数の上記材料を積層してもよい。これは、発振層１０ａとスピン注入層３０との飽和磁束密度（Ｂｓ）および異方性磁界（Ｈｋ）を調整するためである。

発振層１０ａ、スピン注入層３０は、上記の材料を中間層２２を介して積層し、上記材料の磁化が反平行状態となる積層フェリ構造としてもよいし、また上記材料の磁化を平行にしてもよい。これは、スピン発振層１０ａの発振周波数を上げるため、および、スピン注入層３０を効率的に磁化するためである。この場合には、中間層２２の材料としては、非磁性体を用いることが望ましく、具体的には、Ｃｕ,Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｒｕ等の貴金属を用いることが望ましく、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｍｏ，Ｗ等の非磁性遷移金属を利用することも可能である。

後述するように、磁化方向を軸とした歳差運動により、安定した発振を実現するためには、発振層１０ａの隣接トラックへの方向の寸法と媒体対向面１００（ＡＢＳ）垂直方向の寸法とを等しくすることが望ましい。
図３では、発振層１０ａと主磁極６１とが近接するように積層した。一方、主磁極から発振層１０ａへの磁界を減少させるために、スピン注入層３０と主磁極６１とを近接するように積層してもよい。

また、主磁極６１のみからなる書込みヘッドでは、主磁極６１から発生する磁界が、主磁極６１から放射状に拡散し、スピントルク発振子１０の広い部分に磁界を印加する場合がある。このため、主磁極６１から発生した磁界を吸い込むシールド６２を設けることが望ましい。すなわち、主磁極６１とシールド６２の間にスピントルク発振子１０が存在するように、シールド６２を設置することが望ましい。この結果、主磁極６１からの磁界はシールド６２の側面に垂直に印加され、スピントルク発振子１０への磁界印加部分が主磁極６１のコア幅寸法部分に限定される。

次に、本発明の第１の実施の形態に係る高周波アシスト磁気ヘッドの動作について説明する。
図４は、図３に示したスピントルク発振子１０を備えた磁気記録ヘッド５の書込み動作時において、主磁極６１が発生する磁界分布を浮上面から示した模式図である。
主磁極６１からスピントルク発振子１０に印加する磁界は、等磁界線６５で示したように主磁極コア幅寸法に限定される。このため、スピントルク発振子１０の主磁極コア幅からの突出部分は主磁極６１からの磁界の影響を受けない。スピントルク発振子１０の主磁極コア幅寸法部分と、スピントルク発振子１０の主磁極コア幅からの突出部分は、膜内の交換結合力により磁気的に強く結合している。そのため、スピントルク発振子１０の突出部分が磁化の固着領域としてスピントルク発振子１０の主磁極コア幅寸法部分に影響を及ぼし、主磁極６１からの磁界の影響を抑えることが可能となる。その結果、主磁極６１からスピントルク発振子１０に印加する磁界が変動しても、すなわち、書込み方向が変化しても、スピントルク発振子１０の発振状態の変動が抑制される。さらに、スピン注入層３０の磁化方向の経年変化を抑制することが可能となる。

図５は、本実施形態の磁気記録ヘッドの書込み動作を説明するグラフ図である。
図５（ａ）は、主磁極６１がスピントルク発振子１０に印加する磁界の時間依存性、図５（ｂ）は、発振層１０ａの磁化方向の時間依存性、図５（ｃ）は、スピントルク発振子１０の発振周波数の時間依存性、そして図５（ｄ）は、発生磁界強度の時間依存性を示す。発振周波数は、発振層１０ａにかかる静磁界強度に比例する。

主磁極６１からスピントルク発振子１０にかかる磁界は変化しても、スピントルク発振子１０の主磁極コア幅からの突出部分には磁界がかからないため、突出部分の磁化は変化しない。その影響を受けて、図５（ｂ）に示すように、発振層１０ａの磁化方向の変化は小さく、特に、バイアス層２０からの交換結合作用により、負方向へ逆転することはない。それに伴い、発振周波数や発生磁界強度の変化も小さく抑えられている。

図６は、比較例による高周波アシスト磁気ヘッドの書込み動作を説明するグラフ図である。すなわち、図６（ａ）は、主磁極６１がスピントルク発振子１０に印加する磁界の時間依存性、図６（ｂ）は、発振層１０ａの磁化方向の時間依存性、図６（ｃ）は、スピントルク発振子１０の発振周波数の時間依存性、そして図６（ｄ）は、発生磁界強度の時間依存性を示す。
本比較例においては、図６（ｂ）に示すように、発振層１０ａの磁化が書込み方向により正負に変化している。そのため、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示すように、書込み方向によりスピントルク発振子１０の発振周波数及び発生磁界が変化してしまう。

次に、スピントルク発振子１０の突出部分の寸法について説明する。
主磁極コア幅方向のスピントルク発振子１０の突出部の長さは、少なくとも発振層１０ａの磁壁幅（π×（Ａ×Ｋｕ）^１／２）以上であることが望ましい。ここで、Ａは交換結合定数、Ｋｕは磁気異方性エネルギーである。磁壁幅とは、磁化方向が遷移するのに必要な長さである。スピントルク発振子１０において、発振層１０ａの磁壁幅以上だけ主磁極コア幅から突出した部分は、主磁極６１からの磁界の影響を受けることなく磁化が変動しない。この突出部分からの交換結合力により、スピントルク発振子１０において磁界を受けているコア幅寸法部分の磁化の反転が抑制され、スピントルク発振子１０のコア幅寸法部分の磁化を固着することが可能となる。またさらに、主磁極６１からの磁界が消失した後、スピントルク発振子１０の磁化方向を一定化し、経年変化の耐性を向上することが可能となる。

また、主磁極コア幅方向のスピントルク発振子１０の突出部分の長さは、主磁極６１の左右で異なっていてもよい。また、スピントルク発振子１０の片方でも突出していれば、スピントルク発振子１０全体の磁化を十分に固着することが可能である。

次に、本実施形態の変形例を説明する。
図７及び図８は、スピントルク発振子１０と主磁極６１の位置関係が非対称な場合を例示する模式図である。
図７は、主磁極６１がスピントルク発振子１０の一方の端部に寄って配置している場合を示す。非対称な突出部分のうち、少なくとも主磁極コア幅部分からより長く突出している突出部分の長さは磁壁幅以上あり、スピントルク発振子１０全体の磁化を固着することが可能である。
図８は、主磁極６１がスピントルク発振子１０の一方の端部よりもはみ出している場合を示す。スピントルク発振子１０の突出部分の長さは、磁壁幅以上あるので、スピントルク発振子１０全体の磁化を固着することが可能である。
どちらの場合においても、スピントルク発振子１０全体の磁化を十分に固着することが可能である。

磁気記録ヘッド５による媒体８０への磁気記録において、磁気記録ヘッド５の媒体対向面１００が、媒体８０の磁気記録層８１から所定の浮上量を保って保持される場合、媒体対向面１００と磁気記録層８１の厚みの中心との距離（マグネティックスペーシング）は、例えば略１０ｎｍに保たれる。また、媒体対向面１００と磁気記録層８１の表面との隙間は略５ｎｍとなる。

また、スピントルク発振子１０は主磁極６１のトレーリング側、もしくは、リーディング側のどちらにも設置することが可能である。これは主磁極６１による記録磁界のみでは媒体磁化は反転せず、また、スピントルク発振子１０による高周波磁界のみでも反転しない。スピントルク発振子１０による高周波磁界と、主磁極６１による記録磁界とが重畳した領域のみで、媒体磁化が反転するためである。
従って、本実施形態を用いることにより、高い信頼性を有する高密度磁気記録装置を提供することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図９は、本実施形態におけるスピントルク発振子１０を備えた磁気記録ヘッド５の概略構成を例示する斜視図である。
本実施形態では、主磁極６１のトレーリング側にシールド６２が設置され、主磁極６１とシールド６２間にスピントルク発振子１０が設置されている。スピントルク発振子１０は、媒体移動方向に積層され、積層面は、主磁極６１とシールド６２との対向面と平行である。また、主磁極６１のコア幅方向において、スピントルク発振子１０をはさむようにハード膜４３ａ（磁性膜）及び４３ｂが設けられている。スピン注入層３０、発振層１０ａ、バイアス層２０とハード膜４３ａ及び４３ｂの磁化方向は、面内にあり、主磁極６１のコア幅方向に平行である。さらに、ハード膜４３ａ及び４３ｂとスピントルク発振子１０とは互いに絶縁されている。

ハード膜４３ａ及び４３ｂとしては、保磁力（Ｈｃ）が高いＣｏＰｔ合金層を用いることができる。
スピン注入層３０としては、保磁力（Ｈｃ）が高いＳｍＣｏ合金層を用いることができる。
発振層１０ａとしては、飽和磁束密度（Ｂｓ）が高い軟磁性材料のＦｅＣｏ／ＮｉＦｅ積層膜を用いることができる。
スピントルク発振子１０を駆動するための駆動電子流５２を注入する電極と、主磁極６１およびシールド６２は兼用している。

主磁極６１とスピントルク発振子１０間に、非磁性の高電気抵抗率材料のＴａ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｍｏ、Ｗ等もしくはその合金等からなる電流拡散層を設置してもよい。これによりスピントルク発振子１０における電流分布を一様にすることが可能になる。
スピントルク発振子１０とシールド６２の間には、中間層を挿入してもよい。その材料としては、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕ等の貴金属を用いることが好ましく、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｍｏ、Ｗ等の非磁性遷移金属を利用することも可能である。これにより、スピントルク発振子１０とシールド６２間の交換結合が切れ、スピントルク発振子１０の磁化がシールド６２の磁区形状に依存しないようにすることができる。

次に、本実施形態の磁気記録ヘッドの動作について説明する。
図１０は、主磁極６１からスピントルク発振子１０に正の磁界が印加した場合の、スピントルク発振子１０の磁化分布を浮上面から見た模式図である。
主磁極６１からスピントルク発振子１０に印加される磁界は、シールド６２により、主磁極６１のコア幅寸法に限定される。そのため、スピン注入層３０、発振層１０ａ、バイアス層２０のうち、主磁極６１のコア幅寸法の部分にのみ主磁極６１からの磁界が印加される。一方、主磁極６１のコア幅部分から離れたスピン注入層３０、発振層１０ａ、バイアス層２０には磁界が印加されない。これらの主磁極６１のコア幅部分から離れた領域からの層内交換結合力により、主磁極６１のコア幅部分の発振層１０ａの磁化は固着されるため、主磁極６１のコア幅部分の発振層１０ａの磁化はほとんど変化しない。このため、発振特性は、主磁極６１からの磁界がない場合とほとんど同じである。

図１１は、主磁極６１からスピントルク発振子１０に負の磁界が印加した場合の、スピントルク発振子１０の磁化分布を浮上面から見た模式図である。
磁界が正の場合と、負の場合とは、面内方向を軸として、磁化が完全に対称になる。このため、主磁極６１の磁界が正の場合の議論をそのまま適用することができる。すなわち、主磁極６１からの磁界は、スピン注入層３０、発振層１０ａ、バイアス層２０の主磁極６１のコア幅寸法に限定され、かつ、スピン注入層３０、発振層１０ａ、バイアス層２０の主磁極６１のコア幅部分の磁化はほとんど変化しない。このため、発振特性は、主磁極６１からの磁界が正の場合と同様に、主磁極６１からの磁界がない場合とほとんど同じである。

主磁極６１からの磁界により、主磁極６１のコア幅部分の発振層１０ａとスピン注入層３０の磁化は、主磁極６１からの磁界方向に傾くがその程度は小さい。主磁極６１からの磁界の正負によらず、傾きは対称であるため、発生磁界は同一で発振条件も同一である。ハード膜４３ａ及び４３ｂは、スピントルク発振子１０の積層膜端面に発生する電荷を打消す。また、磁化バイアスにより発振層１０ａ端部の磁界を打消し、磁区を制御する役割を果たしている。

図１２は、図９に示した磁気記録ヘッドの発振特性を示すグラフ図である。
すなわち、図１２（ａ）は、主磁極６１がスピントルク発振子１０に印加する磁界の時間依存性、図１２（ｂ）は、発振層１０ａの磁化方向の時間依存性、図１２（ｃ）は、スピントルク発振子１０の発振周波数の時間依存性、そして図１２（ｄ）は、発生磁界強度の時間依存性を示す。
図１２（ａ）に示す主磁極６１からの発生磁界に対し、図１２（ｂ）に示すように、発振層１０ａ内では磁化方向に正負の反転は生じるが、その程度は小さく、図１２（ｃ）に示すように、発信周波数の変動も小さいものとなっている。また、図１２（ｄ）に示すように、発生磁界の変動も小さく抑えられている。
これらの結果、発振特性は、主磁極６１からの磁界に依存しない。

またさらに、書込み動作終了後、主磁極６１からの磁界が０となると、スピン注入層３０、発振層１０ａ、バイアス層２０の各層内の層内交換結合力、及び、ハード膜４３ａ及び４３ｂからの磁界により、主磁極６１のコア幅部分のスピントルク発振子１０の磁化が面内方向に着磁される。このため、経年特性に優れたスピントルク発振子１０を作製することが可能となる。

また、スピン注入層３０及びバイアス層２０は、強磁性層、例えばＣｏＰｔ合金層と反強磁性層、例えばＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ等との積層膜としてもよい。このような積層膜とすることにより、スピン注入層３０及びバイアス層２０の着磁が強固になり、磁化方向の経年変化を抑えることが可能となる。

本実施形態においても、主磁極６１とスピントルク発振子１０との位置関係は非対称であってもよい。スピン注入層３０、発振層１０ａ及びバイアス層２０の磁化が面に垂直な場合と同様に、主磁極６１からの磁界が印加されない部分からの交換結合力により、主磁極６１のコア幅部分の発振層１０ａの磁化は固着される。その結果、発振特性は、主磁極６１からの磁界に依存しない。
また、ハード膜は、スピントルク発振子１０の片側であってもよい。
さらに、本実施形態におけるその他のヘッド構成、動作原理、効果等は第１の実施の形態において説明したものと同様である。

次に、本発明の実施の形態に係る磁気記録装置について説明する。すなわち、図１〜図５及び図７〜図１２に関して説明した本発明の磁気記録ヘッド５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、磁気記録再生装置に搭載することができる。

図１３は、このような磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
すなわち、本発明の磁気記録再生装置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、記録用媒体ディスク１８０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。本発明の磁気記録再生装置１５０は、複数の媒体ディスク１８０を備えたものとしてもよい。

媒体ディスク１８０に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダー３は、図２に関して前述したような構成を有し、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、ヘッドスライダー３は、例えば、前述したいずれかの実施の形態にかかる磁気記録ヘッドをその先端付近に搭載している。

媒体ディスク１８０が回転すると、ヘッドスライダー３の媒体対向面１００（ＡＢＳ）は媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。あるいはスライダーが媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」であってもよい。

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。

アクチュエータアーム１５５は、スピンドル１５７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。

図１４は、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリ１６０をディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば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を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。

サスペンション１５４の先端には、図１〜図５及び図７〜図１２に関して前述した、いずれかの磁気記録ヘッド５を具備するヘッドスライダー３が取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダー３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。

本発明によれば、図１〜図５及び図７〜図１２に関して前述したような磁気記録ヘッドを具備することにより、従来よりも高い記録密度で垂直磁気記録型の媒体ディスク１８０に情報を確実に記録することが可能となる。なお、効果的な高周波アシスト記録を行うためには、使用する媒体ディスク１８０の共鳴周波数とスピン発振素子１０の発振周波数とをほぼ等しくすることが望ましい。

図１５は、本実施形態において用いることができる磁気記録媒体を例示する模式図である。
すなわち、本実施形態の磁気記録媒体１は、非磁性体（あるいは空気）８７により互いに分離された垂直配向した多粒子系の磁性ディスクリートトラック８６を有する。この媒体１がスピンドルモータ４により回転され、媒体走行方向８５に向けて移動する際に、図１〜図４及び図６〜図１４に関して前述した磁気記録ヘッド５により、記録磁化８４を形成することができる。

スピントルク発振子１０の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック８６の幅（ＴＷ）以上で、且つ記録トラックピッチ（ＴＰ）以下とすることによって、スピントルク発振子１０から発生する漏れ高周波磁界による隣接記録トラックの保磁力低下を大幅に抑制することができる。このため、本具体例の磁気記録媒体１では、記録したい記録トラック８６のみを効果的に高周波磁界アシスト記録することができる。

本実施形態によれば、いわゆる「べた膜状」の多粒子系垂直媒体を用いるよりも、狭トラックすなわち高トラック密度の高周波アシスト記録装置を実現することが容易になる。また、高周波磁界アシスト記録方式を利用し、さらに従来の磁気記録ヘッドでは書き込み不可能なＦｅＰｔやＳｍＣｏ等の高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の媒体磁性材料を用いることによって、媒体磁性粒子をナノメートルのサイズまでさらに微細化することが可能となり、記録トラック方向（ビット方向）においても、従来より遥かに線記録密度の高い磁気記録装置を実現することができる。

図１６は、本実施形態において用いることができるもうひとつの磁気記録媒体を例示する模式図である。
すなわち、本具体例の磁気記録媒体１は、非磁性体８７により互いに分離された磁性ディスクリートビット８８を有する。この媒体１がスピンドルモータ４により回転され、媒体走行方向８５に向けて移動する際に、図１〜図５及び図７〜図１２に関して前述した磁気記録ヘッド５により、記録磁化８４を形成することができる。

本発明によれば、図１５及び図１６に表したように、ディスクリート型の磁気記録媒体１において、高い保磁力を有する記録層に対しても確実に記録することができ、高密度且つ高速の磁気記録が可能となる。

この具体例においても、スピントルク発振子１０の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック８６の幅（ＴＷ）以上で、且つ記録トラックピッチ（ＴＰ）以下とすることによって、スピントルク発振子１０から発生する漏れ高周波磁界による隣接記録トラックの保磁力低下を大幅に抑制することができるため、記録したい記録トラック８６のみを効果的に高周波磁界アシスト記録することができる。本実施例を用いれば、使用環境下での熱揺らぎ耐性を維持できる限りは、磁性ディスクリートビット８８の高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）化と微細化を進めることで、１０Ｔｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ^２以上の高い記録密度の高周波磁界アシスト記録装置を実現できる可能性がある。

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、上述した各具体例に限定されるものではない。例えば、図１〜図５及び図７〜図１６に関して前述した各具体例のいずれか２つあるいはそれ以上を技術的に可能な範囲で組み合わせたのも、本発明の範囲に包含される。
すなわち、本発明は各具体例に限定されるものではなく、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り、これらすべては本発明の範囲に包含される。

本発明の実施の形態に係る磁気記録ヘッドの概略構成を表す斜視図である。磁気記録ヘッドが搭載されるヘッドスライダーを表す斜視図である。磁気記録ヘッドに設けられるスピントルク発振子１０の構造を例示する模式図である。本実施形態に係るスピントルク発振子において、主磁極が発生する磁界分布を浮上面から示した模式図である。図３に示したスピントルク発振子１０を備えた磁気記録ヘッドの書込み動作を説明するグラフ図である。比較例による高周波アシスト磁気記録ヘッドの書込み動作を説明するグラフ図である。本実施形態の変形例に係るスピントルク発振子において、主磁極が発生する磁界分布を浮上面から示した模式図である。本実施形態の変形例に係るスピントルク発振子において、主磁極が発生する磁界分布を浮上面から示した模式図である。本発明の第２の実施の形態に係るスピントルク発振子の概略構成を表す斜視図である。本実施形態に係るスピントルク発振子において、主磁極が発生する磁界分布を浮上面から示した模式図である。本実施形態に係るスピントルク発振子において、主磁極が発生する磁界分布を浮上面から示した模式図である。図９に示したスピントルク発振子１０を備えた磁気記録ヘッドの書込み動作を説明するグラフ図である。磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。本実施形態において用いることができる磁気記録媒体を例示する模式図である。本実施形態において用いることができるもうひとつの磁気記録媒体を例示する模式図である。

符号の説明

１磁気記録媒体、３ヘッドスライダー、３Ａ空気流入側、３Ｂ空気流出側、４スピンドルモータ、５磁気記録ヘッド、１０スピントルク発振子、１０ａ発振層、２０バイアス層、２２中間層、３０スピン注入層、４１電極、４２電極、４３ａハード膜、４３ｂハード膜、５２駆動電子流、６０書込みヘッド部、６１主磁極、６２シールド、６３励磁コイル、６５等磁界線、７０再生ヘッド部、７１磁気再生素子、７２ａ磁気シールド層、７２ｂ磁気シールド層、８０磁気記録媒体、８１磁気記録層、８２媒体基板、８４磁化、８５媒体移動方向、８６磁性ディスクリートトラック、８７非磁性体、８８磁性ディスクリートビット、１００媒体対向面、１５０磁気記録再生装置、１６０磁気ヘッドアセンブリ

Claims

主磁極と、
第１の磁性体層と、第２の磁性体層と、前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層との間に設けられた中間層と、を有する積層体と、
前記積層体に電流を通電可能とした一対の電極と、
を備え、
前記積層体の積層方向は、媒体移動方向に対して略平行な方向にあり、
前記積層体は、媒体対向面に対して平行で且つ前記積層方向に対して垂直な方向において、前記積層体に対する前記主磁極の対向面の端より突出した突出部を有することを特徴とする磁気記録ヘッド。
前記突出部を複数有し、それらの形状が異なることを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド。
前記突出部の突出方向の長さは、前記第１の磁性体層の磁壁幅以上であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１つに記載の磁気記録ヘッド。
前記主磁極との間に前記積層体を挟むように設けられたシールドをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気記録ヘッド。
前記積層体の、前記積層方向に対して垂直で且つ媒体対向面に対して平行な方向の少なくとも片側に設けられた磁性膜をさらに備えた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。
磁気記録媒体と、
請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気記録ヘッドと、
前記磁気記録媒体と前記磁気記録ヘッドとを離間させまたは接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動手段と、
前記磁気記録ヘッドを前記磁気記録媒体の所定記録位置に位置合わせする制御手段と、
前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする磁気記録装置。
前記磁気記録ヘッドにおいて、前記積層体は、前記主磁極のトレーリング側に設けられたことを特徴とする請求項６記載の磁気記録装置。
前記磁気記録ヘッドにおいて、前記積層体は、前記主磁極のリーディング側に設けられたことを特徴とする請求項６記載の磁気記録装置。
前記磁気記録媒体は、隣接し合う記録トラック同士が非磁性部材を介して形成されたディスクリートトラック媒体であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
前記磁気記録媒体は、非磁性部材を介して孤立した記録磁性ドットが規則的に配列形成されたディスクリートビット媒体であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の磁気記録装置。