JP2009080875A - 磁気ヘッド及び磁気記録装置 - Google Patents

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水 真理子 清
Hitoshi Iwasaki
崎 仁 志 岩
Kenichiro Yamada
田 健一郎 山
Junichi Akiyama
山 純 一 秋
Masayuki Takagishi
岸 雅 幸 高
Tomoki Funayama
山 知 己 船
Masahiro Takashita
下 雅 弘 高
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Abstract

【課題】スピントルク発振子を記録磁極の近傍に設置しても、スピントルク発振子の発振周波数の変動を抑制することを可能にする。
【解決手段】記録磁極２２と、記録磁極の近傍に形成されたスピントルク発振子２６と、スピントルク発振子に磁界を印加する磁界印加部２８と、を備え、磁界印加部によってスピントルク発振子に印加される磁界は、記録磁極から発生される記録磁界と実質的に直交している。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピントルク発振子を備えた磁気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、最新の記録密度の実証実験では４００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２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／ｉｎｃｈ２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「高周波アシスト磁気記録方式」が提案されている。この高周波アシスト磁気記録方式では、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）は元々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、より保磁力（Ｈｃ）が大きくかつ磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）が大きい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、記録密度を高めるために磁気記録媒体の記録部位のサイズを小さくすればするほど、その記録部位に印加できる高周波磁界の強度が急激に減少するため、記録部位の保磁力を低下させることが難しい、という問題があった。
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、３参照）。これらの特許文献２、３に開示された技術においては、一対のスピントルク発振子は、スピン偏極層と、このスピン偏極層上に設けられた非磁性層と、この非磁性層上に設けられたスピン発振層との積層膜から構成される。直流電流をスピントルク発振子に通電するとスピン偏極層を通過する電子のスピンが偏極する。この偏極したスピン電流によりスピン発振層がスピントルクを受けることによって、スピン発振層の磁化が強磁性共鳴を生じ、その結果、スピン発振層から高周波磁界が発生することになる。
このような現象は素子サイズが数十ナノメータ以下になると顕著に現れることから、スピントルク発振子から発生する高周波磁界の届く範囲は、スピントルク発振子から数十ナノメータ以下の微小領域内に限られる。発振周波数が磁気記録媒体の記録層の強磁性共鳴周波数に等しいか、または発振周波数をその近傍に設定して、スピントルク発振子を記録磁極の近傍に配置した磁気記録ヘッドを磁気記録媒体に近接対向させると、スピントルク発振子から発生する高周波磁界を磁気記録媒体の記録層の微細な記録部位にのみ印加することができる。その結果、微細な記録部位の保磁力だけを低下させることができる。
この保磁力が低下するタイミングに、記録磁極を用いて上記記録部位に記録磁界を印加することで、記録部位だけを磁化反転させること、すなわち情報の書き込みが可能となる。
一方、斜め記録磁界により保磁力（Ｈｃ）が大きい磁気記録媒体に記録する手法もある。Stoner-Wohlfarthのモデルによれば、４５°方向磁界の場合に、保磁力（Ｈｃ）が大きい磁気記録媒体を小さな記録磁界で反転することが可能である。垂直磁気記録方式では記録磁極の記録媒体の対向面に対して交差した面から斜め記録磁界を発生させることが可能である。さらに、磁界強度の変化が急峻な斜め磁界を発生させるためには、記録磁極の近傍に補助磁極を追加することが有効である。記録磁極の記録媒体の対向面に対して交差した面と補助磁極の記録媒体の対向面に対して交差した面とのギャップ間隔を調整することにより、記録媒体内に発生する磁界方向を斜めとし、強度変化を急峻にすることが可能である。このため、記録磁極および補助磁極を備えた磁気記録ヘッドにより、高密度記録が可能となり、さらに保磁力（Ｈｃ）が大きくかつ磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）が大きい磁気記録媒体を利用することが可能となる。
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
スピントルク発振子から発生する高周波磁界を印加して、記録部位の保磁力を効率よく低下させるためには、スピントルク発振子の発振周波数を磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数と略等しくなるように設定することが必要である。スピントルク発振子の発振周波数は、スピン発振層に加わる有効磁界Ｈeffに比例して増大する。この有効磁界Ｈeffは、スピン発振層の内部磁界（磁気異方性など）と外部磁界（記録磁界など）の両方により決定される。スピントルク発振子を記録磁極の近傍に配置する場合に、記録磁極からスピントルク発振子に加わる磁界は数ｋＯｅにも達する大きな値となる。このため、スピントルク発振子に印加される記録磁界が内部磁界に比べて無視できないレベルに達し、書き込み磁界の向きによってスピントルク発振子の発振周波数が変化してしまうという問題があった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、スピントルク発振子を記録磁極の近傍に設置しても、スピントルク発振子の発振周波数の変動を抑制することのできる磁気ヘッド及びこの磁気ヘッドを有する磁気記録装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様による磁気ヘッドは、記録磁極と、前記記録磁極の近傍に形成されたスピントルク発振子と、前記スピントルク発振子に磁界を印加する磁界印加部と、を備え、前記磁界印加部によって前記スピントルク発振子に印加される磁界は、前記記録磁極から発生される記録磁界と実質的に直交していることを特徴とする。
また、本発明の第２の態様による磁気ヘッドは、記録磁極と、前記記録磁極の近傍に形成されたスピントルク発振子と、媒体対向面に平行な平面内において前記記録磁極と前記スピントルク発振子とを結ぶ方向と実質的に直交する方向の、前記スピントルク発振子の両端部に配置され、前記スピントルク発振子に磁界を印加する磁界印加部と、を備え、前記スピントルク発振子は、少なくとも１層の磁性体膜を有する第１磁性層と、少なくとも１層の磁性体膜を有する第２磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、前記中間層とは反対側の前記第１磁性層の面に設けられた第１電極層と、前記中間層と反対側の前記第２磁性層の面に設けられた第２電極層とを有し、前記第１磁性層と、前記中間層と、前記第２磁性層との膜面に対して垂直方向に電流を流すことが可能な電極と、を備え、前記第１電極層、前記第１磁性層、前記中間層、前記第２磁性層、および前記第２電極層は、前記スピントルク発振子の前記両端部を結ぶ方向に対して略平行な方向に積層されていることを特徴とする。
また、本発明の第３の態様による磁気ヘッドは、記録磁極と、前記記録磁極の近傍に形成されたスピントルク発振子と、媒体対向面に平行な平面内において前記記録磁極と前記スピントルク発振子とを結ぶ方向と実質的に直交する方向の、前記スピントルク発振子の両端部に配置され、前記スピントルク発振子に磁界を印加する磁界印加部と、を備え、前記スピントルク発振子は、少なくとも１層の磁性体膜を有する第１磁性層と、少なくとも１層の磁性体膜を有する第２磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、前記中間層とは反対側の前記第１磁性層の面に設けられた第１電極層と、前記中間層と反対側の前記第２磁性層の面に設けられた第２電極層とを有し、前記第１磁性層と、前記中間層と、前記第２磁性層との膜面に対して垂直方向に電流を流すことが可能な電極と、を備え、前記第１電極層、前記第１磁性層、前記中間層、前記第２磁性層、および前記第２電極層は、前記スピントルク発振子の前記両端部を結ぶ方向に対して略垂直な方向に積層されていることを特徴とする。
また、本発明の第４の態様による磁気記録装置は、磁気記録媒体と、第１乃至第３の態様のいずれかによる磁気ヘッドと、を備え、前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への書き込みを行うことを特徴とする。
本発明によれば、スピントルク発振子を記録磁極の近傍に設置しても、記録磁界によるスピントルク発振周波数の変動を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による磁気ヘッドを図１乃至図８を参照して説明する。本実施形態の磁気ヘッドは、高周波磁界アシスト用磁気ヘッドであって、垂直磁気記録媒体とともに用いられる。図１は、本実施形態の磁気ヘッドを、磁気記録媒体とともに、媒体対向面に垂直かつ磁気記録媒体の進行方向に平行な方向（トラック長手方向）の面で切断した断面図である。図２は、本実施形態の磁気ヘッドを、媒体対向面に垂直かつ磁気記録媒体の進行方向に垂直な方向（トラック幅方向）の面で切断した断面図である。
図１に示したように、本実施形態の磁気記録ヘッドは、再生ヘッド部１０と、書き込みヘッド部２０を備えている。再生ヘッド部１０は、磁気シールド１２と、磁気シールド１４と、磁気シールド１２磁気シールド１４とに挟まれた磁気再生素子１６と、を有する。磁気再生素子１６としてＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive effect）素子やＴＭＲ(Tunneling Magneto-Resistive effect)素子などを用いることが可能である。磁気再生素子１６は、磁気シールド１２、１４の磁気記録媒体１００側の端部に挟まれて配置されている。磁気記録媒体１００は、磁気記録媒体基板１０２と、この磁気記録媒体基板１０２上に設けられた軟磁性層１０３と、この軟磁性層１０３上に設けられた磁気記録層１０４とを備えている。磁気再生素子１６は、磁気記録媒体１００の磁気記録層１０４に近接して設けられており、磁気再生素子１６の直下の磁気記録層１０４の領域（読み出し領域）と磁気回路を構成する。この磁気回路は、磁気記録層１０４の読み出し領域に記録されている磁化の向きによって磁気抵抗が異なる。この磁気抵抗の違いを磁気再生素子１６によって検出することにより、磁気記録層１０４に記録された磁化の向き（記録情報）を読み出し（再生）する。磁気記録媒体１００の進行方向を矢印５０に示す。
また、書き込みヘッド部２０は、主磁極（記録磁極）２２およびリターンヨーク（磁気シールド）２４からなる磁気コア２１と、これを励磁するための電磁コイル２７と、スピントルク発振子２６と、このスピントルク発振子に磁界を付与するための電磁石２８と、を備えている。リターンヨーク２４は、本体部２４ａと、本体部２４ａの磁気記録媒体１００側の端部に接続する前部２４ｂと、本体部２４ａの磁気記録媒体１００側と反対側の端部に接続する後部２４ｃと、を有している。また、後部２４ｃは主磁極２２の磁気記録媒体１００と反対側の端部に接続している。スピントルク発振子２６は、主磁極２２の磁気記録媒体１００側の端部と、リターンヨーク２４の前部２４ｂとの間に設けられている。電磁コイル２７はリターンヨーク２４の後部２４ｃを取り囲むように、すなわち周回するように配置され、磁気コア２１を励磁する。本実施形態においては、スピントルク発振子２６は主磁極２２のトレーリング側に設けられている。
電磁石２８はＣ字型の磁気コア２８ａと、この磁気コア２８ａを励磁するための電磁コイル２８ｂとを有している（図２参照）。Ｃ字型の磁気コア２８ａは、磁気コア２１と実質的に直交するように配置され、その磁極間にスピントルク発振子２６が配置される。
なお、再生ヘッド部の各要素、および書き込みヘッド部を構成する各要素は、アルミナ等の絶縁体（図示せず）により分離されている。なお、図２において、符号６０は磁気記録媒体１００の進行方向を示し、紙面に垂直に奥側から手前側に向かって磁気記録媒体１００は進行する。
書き込みヘッド部２０から印加される磁界により、磁気記録層１０４の磁化が所定の方向に制御され、書き込みが行われる。再生ヘッド部１０は、この磁気記録層１０４の磁化の方向を読み取る。
本実施形態の磁気ヘッドに用いられるスピントルク発振子２６の第１具体例を図３に示す。この第１具体例のスピントルク発振子２６は、電極層２６１と、磁化の向きが固着されたスピン注入層２６２（第２磁性層）と、スピン透過率の高い中間層２６３と、発振層２６４（第１磁性層）と、電極層２６５と、が積層された積層構造を有している。そして、この積層構造の膜面が、磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に対して略直交しかつ磁気記録媒体の進行方向５０に対して略平行となっている。すなわち、この積層構造の膜面は、主磁極２２からリターンヨーク２４の前部２４ｂに向かう方向に略平行になっている。また、この第１具体例においては、スピントルク発振子２６の積層構造の膜面は、電磁石２８によってスピントルク発振子２６に印加される磁界の向きと略直交している。磁気ヘッドの内部または外部に適宜配置される定電流源７０を用いることによって、図４に示すように、電極層２６１と電極層２６５を経由して、スピントルク発振子２６に所定の直流電流を流すことができる。図４においては、電流は、矢印７５に示すように、電極層２６５から電極層２６１に向かって流れる。すなわち、スピントルク発振子２６の積層構造の膜面に略垂直に流れる。
なお、図３においては、外部磁界がなく、定電流源７０からの電流がスピントルク発振子２６に流れないときのスピン注入層２６２および発振層２６４の磁化の配向状態を示しており、スピン注入層２６２は磁化が膜面に略直交する方向に配向し、発振層２６４は磁化が膜面に略平行な方向に配向している。この状態で、定電流源７０からの電流をスピントルク発振子２６に流すと、後述するように、発振層２６４の磁化にスピントルクが与えられ、図４に示すように発振層２６４の磁化は強磁性共鳴（磁化の歳差運動）を生じる。
また、スピントルク発振子２６は、図５に示す第２具体例のように、電極層２６１と、スピン注入層２６２と、スピン透過率の高い中間層２６３と、発振層２６４と、電極層２６５と、が積層された積層構造を有し、この積層構造の膜面が、媒体対向面に対して略直交しかつ磁気記録媒体の進行方向５０に対して略直交してもよい。この場合、積層構造の膜面は、主磁極２２からリターンヨーク２４の前部２４ｂに向かう方向に略直交している。また、この第２具体例においては、スピントルク発振子２６の積層構造の膜面は、電磁石２８によってスピントルク発振子２６に印加される磁界の向きと略平行となっている。この図５においては、外部磁界がなく、定電流源７０からの電流がスピントルク発振子２６に流れないときのスピン注入層２６２および発振層２６４の磁化の配向状態を示しており、スピン注入層２６２および発振層２６４は磁化が膜面に略平行でかつ互いに反平行な方向（逆向き）に配向している。この状態で、定電流源７０からの電流を図６に示すような矢印７５の向きに、スピントルク発振子２６に流すと、後述するように、発振層２６４の磁化にスピントルクが与えられ、図６に示すように発振層２６４の磁化は強磁性共鳴（磁化の歳差運動）を生じる。なお、外部磁界がなく、定電流源７０からの電流がスピントルク発振子２６に流れないときのスピン注入層２６２および発振層２６４の磁化が膜面に平行でかつ互いに平行な方向（同じ向き）に配向している場合は、図６に示す矢印７５と反対方向に電流を流すことにより、発振層２６４の磁化にスピントルクが与えられ、発振層２６４の磁化は強磁性共鳴（磁化の歳差運動）を生じる。
図３乃至図６からわかるように、電磁石２８からスピントルク発振子２６に印加されるバイアス磁界Ｈbiasは主磁極２２からリターンヨーク２４の前部２４ｂに向かう方向と実質的に直交している。なお、図３乃至図６においては、主磁極２２とリターンヨーク２４の前部２４ｂは、便宜上模式的に示している。
次に、発振層２６４の磁化が強磁性共鳴する原理を説明する。電極層２６５、発振層２６４、中間層２６３、スピン注入層２６２、電極層２６１の順に電流を流すと、それとは反対方向に電子が流れることになる。この場合、電極層２６１からスピン注入層２６２に流入してスピン注入層２６２を通過する電子のスピンは、スピン注入層２６２の磁化の配向方向と平行な方向に偏極される。この偏極された電子は、スピン透過率の高い中間層２６３を経由して、発振層２６４に流入し、発振層２６４の磁化にスピントルクを与える。一方、これとは逆方向に電流を流す場合には、中間層２６３とスピン注入層２６２との界面において、スピン注入層２６２の磁化方向と反対向きのスピンを有する電子が反射される。そして、この反射された電子は中間層２６３を通り発振層２６４に注入され、これにより発振層２６４の磁化にスピントルクが与えられる。このため、発振層２６４の磁化は強磁性共鳴（磁化の歳差運動）を起こし、発振層２６４の磁気特性と電磁石２８によって印加される磁界強度等に応じた高周波磁界を生じる。
図１および図２に示したように、スピントルク発振子２６は、主磁極２２とリターンヨーク２４の間、および磁界付与のための電磁石２８の磁極の間に配置される。磁界付与のための電磁石２８によるバイアス磁界Ｈbiasは、スピントルク発振子２６の発振層２６４に付与される。スピントルク発振子２６の発振周波数は、印加される磁界の大きさでほぼ決まるという性質があるため、電磁石２８でバイアス磁界Ｈbiasを印加することにより、発振周波数を制御することが可能である。電磁石２８は、飽和磁束密度が比較的大きい、ＦｅＣｏなどの材料が用いられる。
スピントルク発振子２６の電極層２６１と電極層２６５は、Ｔｉ、Ｃｕなどの電気抵抗が低く、酸化されにくい材料から形成することが好ましい。中間層２６３は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等のスピン透過率の高い材料から形成される。スピン注入層２６２または発振層２６４の材料としては、
（１）ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ等の、比較的、飽和磁束密度が大きく、膜面内方向に磁気異方性を有する軟磁性層（発振層に適する）
（２）膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜
（３）膜面垂直方向に磁化が配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性層（スピン注入層に適する）
（４）ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性層（スピン注入層に適する）
（５）Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性層（スピン注入層に適する）
（６）ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性層や、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、垂直配向性に優れた材料（スピン注入層に適する）
（７）ＣｏＦｅにＡｌ,Ｓｉ，Ｇｅ，Ｍｎ，Ｃｒなどを添加した合金（スピン注入層に適する）
などのいずれかを用いることができる。また、飽和磁束密度および異方性磁界を調整するため、スピン注入層、発振層それぞれについて、上記材料を積層してもよい。この他に、発振層の発振周波数を上げるため、またはスピン注入層の磁化を効率的に固着するため、スピン注入層２６２または発振層２６４としては、上記材料を、非磁性体層を介して積層し、上記材料の磁化が反平行状態となる積層フェリ構造や、上記材料の磁化が平行となる積層構造としてもよい。この場合、非磁性層としては、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。
更に、スピン注入層２６２または発振層２６４の材料としては、交換結合を利用した強磁性体層と反強磁性体層との積層構造を用いても良い。これは、発振層の発振周波数を上げるため、またはスピン注入層の磁化を効率的に固着するためである。ここで、反強磁性体として、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＦｅＮｉＭｎ、ＦｅＭｎＲｈ、ＲｈＭｎ、ＣｏＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、ＣｒＭｎＲｈ、ＣｒＭｎＣｕ、ＣｒＭｎＰｄ、ＣｒＭｎＩｒ、ＣｒＭｎＮｉ、ＣｒＭｎＣｏ、ＣｒＭｎＴｉ、ＰｔＭｎ、ＰｄＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどを用いることができる。
発振層２６４の厚みは、十分な高周波磁界を磁気記録媒体１００に付与するために５ｎｍ以上が好ましく、均一な発振モードの観点から２０ｎｍ以下が好ましい。スピン注入層２６２の厚みは、スピン注入層２６２での発振を抑制するために２ｎｍ以上が好ましい。
次に、本実施形態の効果について説明する。図７（ａ）乃至図７（ｄ）は、特許文献２および３に開示されている従来の磁気ヘッドにおける主磁極からの漏れ磁界と、スピントルク発振子におけるスピン注入層の磁化方向との関係を説明する図である。効率のよい高周波磁界アシスト用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、面内高周波磁界および斜め記録磁界とを磁気記録媒体内で効率的に重畳することが重要になる。そこで、スピントルク発振子を主磁極の近傍に形成すると、スピントルク発振子の発振層に印加される主磁極からの書き込み磁界が数ｋＯｅに達する。そのため、特許文献２および特許文献３に開示されている従来の構造では、書き込み磁界の向きによって、発振条件が変化してしまう問題があった。図７（a）乃至図７（ｂ）に示すように、発振層の有効磁界Ｈeffは書き込み磁界Ｈwriteでほぼ決定され、正負の書き込み磁界Ｈwriteの向きによって、スピン注入層の磁化方向ＭSILと略反平行（図７（ａ））、または略平行（図７（ｂ））の配置をとる。電流を図７（ｃ）、図７（ｄ）に示す方向に流す場合には、有効磁界Ｈeffとスピン注入層の磁化方向が略反平行な場合（図７（ｃ））には、発振層にスピントルクが印加され、発振層の磁気特性と有効磁界等に応じた高周波磁界を生ずる。有効磁界Ｈeffとスピン注入層の磁化方向ＭSILが略平行な場合（図７（ｄ））には、発振層にスピントルクが印加されず、発振層の磁化は発振しない。なお、図７（ａ）乃至図７（ｄ）において、符号Ｍは、発振層の磁化方向を示している。
これに対して、本実施形態においては、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、バイアス磁界Ｈbiasの方向と、書き込み磁界Ｈwriteの方向は、概ね直交している。このため、主磁極２２の書き込み磁界Ｈwriteの向きによって、スピントルク発振子２６の発振層の有効磁界Ｈeff（発振層の磁化の回転軸）は、スピントルク発振子２６のバイアス磁界Ｈbiasの方向から所定の角度±θだけ傾くが、発振周波数を決める有効磁界Ｈeffの、バイアス磁界Ｈbias方向の成分は変化しないと考えられるので、書き込み磁界Ｈwriteの向きが変化する際にも発振周波数を安定させることが可能である。図８（ａ）、図８（ｂ）では、スピン注入層の磁化方向ＭSILは、バイアス磁界Ｈbias方向と略反平行に配向しており、角度θが十分に小さいために有効磁界Ｈeffとスピン注入層の磁化方向ＭSILが略反平行の配置をとり、電流を図８（ａ）、図８（ｂ）に示す矢印７５の方向に流すと安定した発振が持続する。なお、図８（ａ）、図８（ｂ）は、磁気記録媒体から見た書き込みヘッド部の平面図である。スピントルク発振子として、電極層２６５、発振層２６４、中間層２６３、スピン注入層２６２、電極層２６１とが電磁石２８によってスピントルク発振子２６に印加される磁化の向きと略平行な方向に積層される具体例を示したが、電極層２６５、発振層２６４、中間層２６３、スピン注入層２６２、電極層２６１とが電磁石２８によってスピントルク発振子２６に印加される磁化の向きと略直交する方向に積層されるスピントルク発振子を用いても、記録磁界によるスピントルク発振周波数変動を抑制することができる。
次に、本実施形態の磁気ヘッドの変形例について説明する。
（第１変形例）
第１実施形態の第１変形例による磁気ヘッドを図９に示す。図９は、本変形例の磁気ヘッドを、媒体対向面に垂直かつ磁気記録媒体の進行方向に垂直な方向（トラック幅方向）の面で切断した断面図である。本変形例においては、図２に示す第１実施形態の場合よりも、電磁石２８の磁気コアを、スピントルク発振子２６の媒体対向面から磁気記録媒体１００から遠ざかる方向に数ｎｍから１０ｎｍ程度後退させた構成となっている。これにより、磁気記録媒体１００に加わる電磁石２８の磁気コア２８ａからの漏れ磁界強度が減衰し、記録部位の磁化情報を安定させることが可能となる。
なお、本変形例も第１実施形態と同様に、記録磁界によるスピントルク発振周波数の変動を抑制することができる。
なお、本変形例において、スピントルク発振子２６として、図４に示すように電極層２６５、発振層２６４、中間層２６３、スピン注入層２６２、電極層２６１とが電磁石２８によってスピントルク発振子２６に印加される磁化の向きと略平行な方向に積層されるスピントルク発振子２６を用いてもよい。また、図６に示すように電極層２６５、発振層２６４、中間層２６３、スピン注入層２６２、電極層２６１とが電磁石２８によってスピントルク発振子２６に印加される磁化の向きと略直交する方向に積層されるスピントルク発振子２６を用いてもよい。
（第２変形例）
第１実施形態の第２変形例による磁気ヘッドを図１０に示す。図１０は、本変形例の磁気ヘッドの概略構成を示す斜視図である。図４または図６に示す第１実施形態においては、電磁石２８の磁気コア２８ａは、リターンヨーク２４の後部２４ｃを取り囲むように設けられていた。これに対して本変形例においては、主磁極２２を取り囲むように設けられている。この磁気コア２８ａは、スピントルク発振子２６に磁気的に接続される磁極を含み媒体対向面に平行でかつリターンヨーク２４の前部２４ｂから主磁極に向かう方向に垂直な方向に延在する一対の第１部分２８ａ１と、この第１部分２８ａ１に一端が接続され媒体対向面に平行でかつリターンヨーク２４の前部２４ｂから主磁極に向かう方向に平行な方向に延在する一対の第２部分２８ａ２と、この第２部分２８ａ２の他端に一端が接続され媒体対向面に垂直な方向に延在する一対の第３部分２８ａ３と、この一対の第３部分２８ａ３の他端に接続され媒体対向面に平行でかつリターンヨーク２４の前部２４ｂから主磁極に向かう方向に垂直な方向に延在する一対の第４部分２８ａ４と、を有している。そして、これらの第１乃至第４部分は主磁極２２を取り囲むように配置されている。したがって、第４部分２８ａ４は主磁極２２と、再生ヘッド部（図示せず）との間に配置されている。また、一対の第３部分２８ａ３のそれぞれを取り囲むように一対の電磁コイル２８ｂが設けられている。
本変形例も第１実施形態と同様に、記録磁界によるスピントルク発振周波数の変動を抑制することができる。
なお、本変形例において、スピントルク発振子２６として、図４に示すように電極層２６５、発振層２６４、中間層２６３、スピン注入層２６２、電極層２６１とが電磁石２８によってスピントルク発振子２６に印加される磁化の向きと略平行な方向に積層されるスピントルク発振子２６を用いてもよい。また、図６に示すように電極層２６５、発振層２６４、中間層２６３、スピン注入層２６２、電極層２６１とが電磁石２８によってスピントルク発振子２６に印加される磁化の向きと略直交する方向に積層されるスピントルク発振子２６を用いてもよい。
（第３変形例）
第１実施形態の第３変形例による磁気ヘッドを図１１に示す。図１１は、本変形例の磁気ヘッドの概略構成を示す斜視図である。本変形例の磁気ヘッドは、図１０に示す第２変形例において、電磁コイル２８ｂが第４部分２８ａ４を取り囲むように設けられた構成となっている。
本変形例も第１実施形態と同様に、記録磁界によるスピントルク発振周波数の変動を抑制することができる。
図４に示すように電極層２６５、発振層２６４、中間層２６３、スピン注入層２６２、電極層２６１とが電磁石２８によってスピントルク発振子２６に印加される磁化の向きと略平行な方向に積層されるスピントルク発振子２６を用いてもよい。また、図６に示すように電極層２６５、発振層２６４、中間層２６３、スピン注入層２６２、電極層２６１とが電磁石２８によってスピントルク発振子２６に印加される磁化の向きと略直交する方向に積層されるスピントルク発振子２６を用いてもよい。
（第４変形例）
次に、第１実施形態の第４変形例による磁気ヘッドを図１２に示す。図１２は、本変形例の磁気ヘッドを、磁気記録媒体とともに、媒体対向面に垂直かつ磁気記録媒体の進行方向に平行な方向（トラック長手方向）の面で切断した断面図である。本変形例の磁気ヘッドは、図１に示す第１実施形態の磁気ヘッドの書き込みヘッド部２０を、単磁極構造の書き込みヘッド部２０Ａに置き換えた構成となっている。この書き込みヘッド２０Ａは、図１に示す第１実施形態のリターンヨーク２４を、前部（シールド）２４ｂが削除されたリターンヨーク２４Ａに置き換えた構成となっている。したがって、本変形例においては、媒体対向面に垂直かつ磁気記録媒体の進行方向に垂直な方向（トラック幅方向）の面で切断した断面は、第１実施形態で説明した図２と全く同一となる。
従来の単磁極構造の磁気記録ヘッドにおいては、主磁極の直下に垂直成分の記録磁界が発生し、磁気記録媒体の内部において斜め記録磁界が十分に発生しないため、主磁極の近傍にリターンヨーク（シールド）を設置することが望ましい。しかしながら、本変形例のように電磁石２８を主磁極２２の近傍に設置する場合には（図２参照）、電磁石２８の２つの磁極から発生する面内成分の磁界と、主磁極２２から発生する垂直成分の記録磁界とが重なり合い、磁気記録媒体１００の内部において、斜め記録磁界が発生する。そのため、リターンパス（シールド）２４ｂを設けなくても、面内高周波磁界と、斜め記録磁界とが媒体内で重畳することが期待できる。このような斜め記録磁界を活用した磁気記録では、磁気記録媒体１００の通常の保磁力よりも小さな磁界で記録することが可能となる。
本変形例も第１実施形態と同様に、記録磁界によるスピントルク発振周波数の変動を抑制することができる。
（第５変形例）
次に、第１実施形態の第５変形例による磁気ヘッドを図１３に示す。図１３は、本変形例の磁気ヘッドを、磁気記録媒体とともに、媒体対向面に垂直かつ磁気記録媒体の進行方向に平行な方向（トラック長手方向）の面で切断した断面図である。本変形例の磁気ヘッドは、図１２に示す第４変形例の磁気ヘッドの書き込みヘッド２０Ａを、スピントルク発振子２６が主磁極２２のリーディング側に設けられた書き込みヘッド部２０Ｂに置き換えた構成となっている。このため、電磁石２８も主磁極２２のリーディング側に配置されている。
高周波アシスト磁界を用いた磁気記録では、スピントルク発振子２６から発生する面内高周波磁界と、主磁極２２から発生する記録磁界とが重畳した部分で書き込みが行われる。したがって、高周波アシスト磁界を用いた磁気記録では、通常の磁気記録よりも、主磁極２２のみから発生する記録磁界に対して記録部位の磁化情報は安定する。そのため、本変形例のように、スピントルク発振子２６を主磁極２２のリーディング側に設置することが可能である。
なお、本変形例においては、電磁石２８の電磁コイル２８ｂは、図１４に示すように、磁気コア２８ａの、媒体対向面に垂直な一対の部分をそれぞれ取り囲むように設けてもよいし、図１５に示すように、磁気コア２８ａの、媒体対向面から最も遠くかつ媒体対向面に平行な部分を取り囲むように設けてもよい。なお、図１４および図１５は、本変形例の磁気ヘッドを、媒体対向面に垂直かつ磁気記録媒体の進行方向に垂直な方向（トラック幅方向）の面で切断した断面図である。
本変形例も第１実施形態と同様に、記録磁界によるスピントルク発振周波数の変動を抑制することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による磁気ヘッドを図１６乃至図１８を参照して説明する。
図１６は、本実施形態の磁気ヘッドを、磁気記録媒体とともに、媒体対向面に垂直かつ磁気記録媒体の進行方向に平行な方向（トラック長手方向）の面で切断した断面図である。図１７および図１８は、それぞれ本実施形態の磁気ヘッドに用いられるスピントルク発振子の第１および第２具体例を示す斜視図である。
第１実施形態の磁気ヘッドにおいては、スピントルク発振子２６に電磁石２８によりバイアス磁界を印加していたが、本実施形態の磁気ヘッドにおいては、電磁石の代わりに、ハードバイス膜によってバイアス磁界を印加する構成となっている。すなわち、図１６に示すように、本実施形態の磁気ヘッドは、図１に示す第１実施形態において書き込みヘッド２０の代わりに、電磁石２８を削除した書き込みヘッド２０Ｃを用いた構成となっている。この電磁石２８を削除した代わりに、図１７または図１８に示すように、スピントルク発振子２６の電極２６１、２６５の外側にハードバイス膜３０を設けるとともに、スピントルク発振子２６の電極２６５と発振層２６４との間にバイアス層２６６を設けた構成となっている。すなわち、スピントルク発振子２６は、電極２５１、スピン注入層２６２、中間層２６３、発振層２６４、バイアス層２６６、電極２６５を備えている。
本実施形態のように、ハードバイアス膜３０を用いてスピントルク発振子２６にバイアス磁界を印加する方式は、電磁石方式と比べて構造が簡単で作製が容易であるという利点を有する。スピントルク発振子２６のバイアス層２６６は、ハードバイアス膜３０の磁界を補うものであって、強い交換結合により発振層２６６やスピン注入層２６２の磁化を、トラック幅方向の有効磁界を向上するために用いられる。したがって、ハードバイアス膜３０によるバイアス磁界で十分であれば、バイアス層２６６は無くてもよい。
第１の具体例によるスピントルク発振子２６は、図１７に示すように、電極２６５と、バイアス層２６６、スピン注入層２６４と、中間層２６３と、発振層２６２と、電極２６１の膜面が、記録媒体対向面に対して略垂直かつハードバイアス膜３０によってスピントルク発振子２６に印加される磁化の向きと略垂直になっている。そして、定電流源７０からの電流は矢印７５の向きに流れ、ハードバイアス膜３０によって付与される磁界と略平行となっている。なお、この第１具体例においては、スピン注入層２６２およびバイアス層２６６の磁化の向きは、膜面に垂直でかつ互いに平行となっている。
また、第２の具体例のスピントルク発振子２６は、図１８に示すように、電極２６５と、下地層２６７と、バイアス層２６６、発振層２６４と、中間層２６３と、スピン注入層２６２と、電極２６１の膜面が、記録媒体対向面に対して略垂直かつハードバイアス膜３０によってスピントルク発振子２６に印加される磁化の向きと略平行となっている。スピン注入層２６２は、スピン注入膜２６２１と、中間膜２６２２と、スピン注入膜２６２３と、反強磁性膜２６２４をこの順に積層した構造になっている。そして、定電流源７０からの電流は矢印７５の向きに流れ、ハードバイアス膜３０によって付与される磁界と略直交する。下地層２６７は膜厚５ｎｍのＣｒ、バイアス膜３０は膜厚２０ｎｍのＣｏＰｔ合金、発振層２６４は膜厚２ｎｍのＣｏＦｅ合金および膜厚６ｎｍのＮｉＦｅ合金の積層膜、中間層２６３は膜厚２ｎｍのＣｕ、スピン注入膜２６２１は膜厚３ｎｍのＦｅＣｏ合金、中間膜２６２２は膜厚０．８ｎｍのＲｕ、スピン注入膜２６２３は膜厚３ｎｍのＦｅＣｏ合金、反強磁性膜２６２４は膜厚７ｎｍのＩｒＭｎ合金、ハードバイアス膜３０は膜厚５ｎｍのＣｒおよび膜厚３０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ合金の積層膜より構成されている。なお、この第２具体例においては、スピン注入膜２６２３と、スピン注入膜２６２１と、バイアス層２６６の磁化の向きは、膜面に平行でかつこの順で互いに反平行となっている。これは、スピン注入膜２６２１と中間膜２６２２とスピン注入膜２６２３は積層フェリ構造となっており、かつ、反強磁性膜２６２４によりスピン注入膜２６２３は膜面平行方向に交換結合磁界が付与されているためである。さらに、下地層によりバイアス層２６６の容易軸方向が膜面平行方向になり、かつ、バイアス層２６６の磁化方向とハード膜３０の磁化方向が反強磁性膜２６２４による交換結合磁界方向と平行となるように着磁を実施したためである。なお、図１８では、主磁極２２のコア幅ｘ（すなわち記録媒体対向面に対し平行かつトラック幅に平行な主磁極の寸法）は、スピントルク発振子２６のコア幅より狭くなっている。これは、記録媒体への書き込みは、主磁極２２からの記録磁界と、スピントルク発振子２６からの高周波磁界との重畳領域においてなされるため、より狭いスピントルク発振子２６のコア幅により記録媒体上のトラック幅が決定することが可能であるためである。さらに、主磁極２２のコア幅をより広くすることにより大きな記録磁界の発生が可能となり、より高い保磁力を有する記録媒体へ書き込むことが可能となっている。
このように、第１および第２具体例のスピントルク発振子２６に、ハードバイアス膜３０から付与される磁界は、主磁極２２とシールド２４ｂ間に発生するトラック長手方向の磁界と直交する方向（すなわちトラック幅に平行な方向）の磁界となっている。このように配置することにより、既に説明したように書き込み磁界の向きによらず、発振周波数を安定させることが可能である。
また本発明の第１実施形態と同様に、スピン注入層２６２およびバイアス層２６６として、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性層、ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性層や、ＳｍＣｏ系合金磁性層などの垂直配向性に優れた材料を利用することができる。この場合、磁性層の磁化の向きを膜面垂直もしくは膜面平行になるよう制御するため、下地層を用いても良い。例えば、磁化方向を面内平行とするためにＣｒ、Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ等の非磁性遷移金属およびこれらの合金およびそれらの積層膜を利用することが可能である。さらに、スピン注入層２６２およびバイアス層２６６として、交換結合を利用した強磁性体と反強磁性体との積層構造を利用することもできる。この場合、強磁性体として上記に記載したＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔ系合金、ＦｅＰｔ系合金、ＳｍＣｏ系合金、ならびに、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ，ＮｉＦｅ，ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ，ＦｅＳｉ，ＦｅＡｌＳｉ等の軟磁性体、ＣｏＦｅにＡｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｍｎ，Ｃｒなどを添加した合金を用いても良い。反強磁性体として、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＦｅＮｉＭｎ、ＦｅＭｎＲｈ、ＲｈＭｎ、ＣｏＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、ＣｒＭｎＲｈ、ＣｒＭｎＣｕ、ＣｒＭｎＰｄ、ＣｒＭｎＩｒ、ＣｒＭｎＮｉ、ＣｒＭｎＣｏ、ＣｒＭｎＴｉ、ＰｔＭｎ、ＰｄＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどを利用することができる。さらに、強磁性体膜と非磁性膜と強磁性体膜とを積層した積層フェリ構造、もしくは、積層フェリ構造と反強磁性体とを積層した構造としてもよい。この場合、強磁性体膜として上記の強磁性体を利用可能であり、非磁性膜としては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り、反強磁性体として上の記反強磁性体を利用可能である。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
（第１変形例）
次に、第２実施形態の第１変形例による磁気ヘッドを図１９に示す。図１９は、本変形例の磁気ヘッドを、磁気記録媒体とともに、媒体対向面に垂直かつ磁気記録媒体の進行方向に平行な方向（トラック長手方向）の面で切断した断面図である。本変形例の磁気ヘッドは、図１６に示す第２実施形態の磁気ヘッドの書き込みヘッド部２０Ｃを、単磁極構造の書き込みヘッド部２０Ｄに置き換えた構成となっている。この書き込みヘッド２０Ｄは、図１６に示す第２実施形態のリターンヨーク２４を、前部（シールド）２４ｂが削除されたリターンヨーク２４Ａに置き換えた構成となっている。
従来の単磁極構造の磁気記録ヘッドにおいては、主磁極の直下に垂直成分の記録磁界が発生し、磁気記録媒体の内部において斜め記録磁界が十分に発生しないため、主磁極の近傍にリターンヨーク（シールド）を設置することが望ましい。しかしながら、本変形例のように電磁石２８を主磁極２２の近傍に設置する場合には、電磁石２８の２つの磁極から発生する面内成分の磁界と、主磁極２２から発生する垂直成分の記録磁界とが重なり合い、磁気記録媒体１００の内部において、斜め記録磁界が発生する。そのため、リターンパス（シールド）２４ｂを設けなくても、面内高周波磁界と、斜め記録磁界とが媒体内で重畳することが期待できる。このような斜め記録磁界を活用した磁気記録では、磁気記録媒体１００の通常の保磁力よりも小さな磁界で記録することが可能となる。
本変形例も第２実施形態と同様に、記録磁界によるスピントルク発振周波数の変動を抑制することができる。
（第２変形例）
次に、第２実施形態の第２変形例による磁気ヘッドを図２０に示す。図２０は、本変形例の磁気ヘッドを、磁気記録媒体とともに、媒体対向面に垂直かつ磁気記録媒体の進行方向に平行な方向（トラック長手方向）の面で切断した断面図である。本変形例の磁気ヘッドは、図１９に示す第１変形例の磁気ヘッドの書き込みヘッド２０Ｄを、スピントルク発振子２６が主磁極２２のリーディング側に設けられた書き込みヘッド部２０Ｅに置き換えた構成となっている。
高周波アシスト磁界を用いた磁気記録では、スピントルク発振子２６から発生する面内高周波磁界と、主磁極２２から発生する記録磁界とが重畳した部分で書き込みが行われる。したがって、高周波アシスト磁界を用いた磁気記録では、通常の磁気記録よりも、主磁極２２のみから発生する記録磁界に対して記録部位の磁化情報は安定する。そのため、本変形例のように、スピントルク発振子２６を主磁極２２のリーディング側に設置することが可能である。
本変形例も第２実施形態と同様に、記録磁界によるスピントルク発振周波数の変動を抑制することができる。
以上説明したように、本発明の第１および第２実施形態ならびにそれらの変形例のいずれかの磁気ヘッドによれば、主磁極（記録磁極）と、この主磁極の近傍に形成されたスピントルク発振子と、このスピントルク発振子に磁界を印加するための電磁石またはハードバイアス膜と、を備え、電磁石またはハードバイアス膜から発生するバイアス磁界が主磁極からの磁界方向と概ね直交している。具体的には、電磁石の磁極またはハードバイアス膜からのバイアス磁界が概ねトラック幅方向に加わるように、電磁石の磁極またはハードバイアス膜がトラック幅方向の端部に沿って配置される。電磁石は、一部に空隙を設けた閉磁路磁性体にコイルを巻いた構造を有し、その空隙における磁極対向面垂直方向に大きな磁界を発生する。ハードバイアス膜を用いる場合には、バイアス磁界の均一性および強度をアップするために、トラック幅方向端に一対用いることが望ましい。
スピントルク発振子には、発振層、中間層、スピン注入層の積層構成と、発振に必要な所望の駆動電流を流す電極および直流電源が具備される。各層の膜面が磁気記録媒体の進行方向と平行な場合には、発振層の磁化が効率よく発振するために、膜面直方向に磁化が配向したスピン注入層を用い、バイアス磁界をトラック幅方向に加える。一方、各層の膜面がトラック幅方向と平行な場合には、発振層の磁化が効率よく発振するために、膜面内方向に磁化が配向したスピン注入層を用い、バイアス磁界をトラック幅方向に付与する。
ここで、電磁石の磁性体やハードバイアス膜の磁界による直下の磁気記録媒体への悪影響を低減するために、スピントルク発振子や記録磁極に比べて電磁石の磁性体やハードバイアス膜は媒体対向面から後退させることが望ましい。
（第３実施形態）
次に、本発明の磁気記録再生装置について説明する。図１乃至図２０に関して説明した本発明の各実施形態およびその変形例による磁気ヘッドは、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、磁気記録再生装置に搭載することができる。
図２１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、本実施形態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、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、垂直記録用の記録層と、軟磁性裏打ち層とを有した、２層の磁気記録媒体である。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、例えば、前述したいずれかの実施の形態にかかる磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
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。
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、固定軸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２２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乃至図２０に関して前述したいずれかの再生用磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。サスペンション１５４はスピントルク発振子用と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１５３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。
ここで、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）と磁気ディスク２００の表面との間には、所定の浮上量が設定されている。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施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。例えば、磁気記録媒体として用い得るものは、図１乃至図２０に例示した磁気記録媒体１００には限定されず、記録層および軟磁性層を有する磁気記録媒体であれば、あらゆる媒体を用いて同様の効果を奏する。例えば、並列して配置された複数のトラックと、隣接するトラック間に設けられる非磁性部と有するディスクリートトラック型媒体や、複数の磁性体ビットと、これら複数の磁性体ビット間に設けられた非磁性体とを有するディスクリートビット型媒体を用いることができる。
また、磁気ヘッドを構成する各要素の材料や形状などに関しても、具体例として前述したものには限定されず、当業者が選択しうる範囲のすべてを同様に用いて同様の効果を奏し得る。
また、磁気記録再生装置に関しても、磁気記録媒体は、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あらゆる磁気記録媒体を用いることが可能である。さらに、磁気記録媒体を装置から取り外し可能した、いわゆる「リムーバブル」の形式の装置であっても良い。
次に、上記各実施形態において用いることができる磁気記録媒体の一具体例を図２３に示す。すなわち、本具体例の磁気記録媒体２０１は、ディスクリート型磁気記録媒体であって、非磁性体（あるいは空気）２８７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２８６を有する。この媒体２０１がスピンドルモータ２０４により回転され、媒体走行方向２８５に向けて移動する際に、ヘッドスライダ２０３に搭載された磁気記録ヘッド２０５により、記録磁化２８４を形成することができる。なお、ヘッドスライダ２０３はサスペンション２０２の先端に取り付けられている。このサスペンション２０２には信号の書き込みおよび読み取り用のリード線を有し、これらのリード線とヘッドスライダ２０３に組み込まれた磁気ヘッド２０５の各電極とが電気的に接続される。
スピン発振子の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック２８６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、スピン発振子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では、記録したい記録トラック２８６のみを効果的に高周波アシスト磁気記録することができる。
本具体例によれば、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、高周波アシスト磁気記録方式を利用し、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、媒体磁性粒子のさらなる微細化（ナノメータ級のサイズ）が可能となり、記録トラック方向（ビット方向）においても、従来よりも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２４は、上記各実施形態において用いることができるもう一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２０１は、ディスクリートビット型磁気記録媒体であって、非磁性体２８７により違いに分離された磁性ディスクリートビット２８８を有する。この媒体２０１がスピンドルモータ２０４により回転され、媒体走行方向２８５に向けて移動する際に、ヘッドスライダ２０３に搭載された磁気記録ヘッド２０５により、記録磁化２８４を形成することができる。
上記実施形態の磁気ヘッドによれば、図２３及び図２４に表したように、ディスクリートトラック型あるいはディスクリートビット型の磁気記録媒体２０１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、スピン発振素子の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック２８６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、スピン発振子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２８６のみを効果的に高周波アシスト磁気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、磁性ドット２８８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／ｉｎｃｈ２以上の高い記録密度の高周波アシスト磁気記録装置を実現できる可能性がある。
本発明の第１実施形態による磁気ヘッドのトラック長手方向の断面図。 第１実施形態の磁気記録ヘッドのトラック幅方向の断面図。 第１実施形態におけるスピントルク発振子の第１具体例を示す斜視図。 第１実施形態におけるスピントルク発振子の第１具体例を示す斜視図。 第１実施形態におけるスピントルク発振子の第２具体例を示す斜視図。 第１実施形態におけるスピントルク発振子の第２具体例を示す斜視図。 主磁極からの漏れ磁界と、スピントルク発振子の発振層に付与される有効磁界との関係を説明する説明図。 第１実施形態の効果を説明する図。 第１実施形態の第１変形例による磁気ヘッドのトラック幅方向の断面図。 第１実施形態の第２変形例による磁気ヘッドの斜視図。 第１実施形態の第３変形例による磁気ヘッドの斜視図。 第１実施形態の第４変形例による磁気ヘッドのトラック長手方向の断面図。 第１実施形態の第５変形例による磁気ヘッドのトラック長手方向の断面図。 第５変形例の磁気ヘッドの電磁コイルの位置を示す断面図。 第５変形例の磁気ヘッドの電磁コイルの位置を示す断面図。 本発明の第２実施形態による磁気ヘッドのトラック長手方向の断面図。 第２実施形態におけるスピントルク発振子の第１具体例を示す斜視図。 第２実施形態におけるスピントルク発振子の第２具体例を示す斜視図。 第２実施形態の第１変形例による磁気ヘッドのトラック長手方向の断面図。 第２実施形態の第２変形例による磁気ヘッドのトラック長手方向の断面図。 本発明の第３実施形態による磁気記録再生装置を示す斜視図。 第３実施形態の磁気記録再生装置の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斜視図。 各実施形態に用いることのできるディスクリートトラック型磁気記録媒体を説明する図。 各実施形態に用いることのできるディスクリートビット型磁気記録媒体を説明する図。
符号の説明
１０ 再生ヘッド部
１２ 磁気シールド
１４ 磁気シールド
１６ 磁気再生素子
２０ 書き込みヘッド
２２ 主磁極
２４ リターンヨーク（シールド）
２４ａ 本体部
２４ｂ 前部
２４ｃ 後部
２６ スピントルク発振子
２６１ 電極
２６２ スピン注入層
２６３ 中間層
２６４ 発振層
２６５ 電極
２６６ バイアス層
２７ 電磁コイル
２８ 電磁石
２８ａ 磁気コア
２８ｂ 電磁コイル
３０ ハードバイアス膜
５０ 磁気記録媒体の進行方向を示す矢印
６０ 磁気記録媒体の進行方向を示す矢印
７０ 定電流源
７５ スピントルク発振子を流れる電流の向きを示す矢印
１００ 磁気記録媒体
１０２ 磁気記録媒体用基板
１０３ 軟磁性層
１０４ 磁気記録層

Claims (13)

  1. 記録磁極と、
    前記記録磁極の近傍に形成されたスピントルク発振子と、
    前記スピントルク発振子に磁界を印加する磁界印加部と、
    を備え、
    前記磁界印加部によって前記スピントルク発振子に印加される磁界は、前記記録磁極から発生される記録磁界と実質的に直交していることを特徴とする磁気ヘッド。
  2. 記録磁極と、
    前記記録磁極の近傍に形成されたスピントルク発振子と、
    媒体対向面に平行な平面内において前記記録磁極と前記スピントルク発振子とを結ぶ方向と実質的に直交する方向の、前記スピントルク発振子の両端部に配置され、前記スピントルク発振子に磁界を印加する磁界印加部と、
    を備え、
    前記スピントルク発振子は、
    少なくとも１層の磁性体膜を有する第１磁性層と、
    少なくとも１層の磁性体膜を有する第２磁性層と、
    前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、
    前記中間層とは反対側の前記第１磁性層の面に設けられた第１電極層と、前記中間層と反対側の前記第２磁性層の面に設けられた第２電極層とを有し、前記第１磁性層と、前記中間層と、前記第２磁性層との膜面に対して垂直方向に電流を流すことが可能な電極と、
    を備え、前記第１電極層、前記第１磁性層、前記中間層、前記第２磁性層、および前記第２電極層は、前記スピントルク発振子の前記両端部を結ぶ方向に対して略平行な方向に積層されていることを特徴とする磁気ヘッド。
  3. 記録磁極と、
    前記記録磁極の近傍に形成されたスピントルク発振子と、
    媒体対向面に平行な平面内において前記記録磁極と前記スピントルク発振子とを結ぶ方向と実質的に直交する方向の、前記スピントルク発振子の両端部に配置され、前記スピントルク発振子に磁界を印加する磁界印加部と、
    を備え、
    前記スピントルク発振子は、
    少なくとも１層の磁性体膜を有する第１磁性層と、
    少なくとも１層の磁性体膜を有する第２磁性層と、
    前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた中間層と、
    前記中間層とは反対側の前記第１磁性層の面に設けられた第１電極層と、前記中間層と反対側の前記第２磁性層の面に設けられた第２電極層とを有し、前記第１磁性層と、前記中間層と、前記第２磁性層との膜面に対して垂直方向に電流を流すことが可能な電極と、
    を備え、
    前記第１電極層、前記第１磁性層、前記中間層、前記第２磁性層、および前記第２電極層は、前記スピントルク発振子の前記両端部を結ぶ方向に対して略垂直な方向に積層されていることを特徴とする磁気ヘッド。
  4. 前記磁界印加部は、空隙を有する磁気コアと、この磁気コアを取り囲むように設けられ前記磁気コアを励磁する電磁コイルとを有し、前記磁気コアから発生する磁界を前記スピントルク発振子に印加する電磁石であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気ヘッド。
  5. 前記磁界印加部は、ハードバイアス膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気ヘッド。
  6. 前記磁界印加部の磁気記録媒体に対向する媒体対向面が、前記スピントルク発振子の前記磁気記録媒体に対向する媒体対向面よりも前記磁気記録媒体から遠い位置にあることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気ヘッド。
  7. 前記記録磁極と磁気的に結合され、一部が媒体対向面に平行な方向に延在しているシールドをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
  8. 前記スピントルク発振子は、前記シールドと前記記録磁極の間に設置されることを特徴とする請求項７記載の磁気ヘッド。
  9. 磁気記録媒体と、
    請求項１乃至８のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
    を備え、
    前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への書き込みを行うことを特徴とする磁気記録装置。
  10. 前記スピントルク発振子は、前記記録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９記載の磁気記録装置。
  11. 前記スピントルク発振子は、前記記録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９記載の磁気記録装置。
  12. 前記磁気記録媒体は、並列して配置された複数のトラックと、隣接するトラック間に設けられる非磁性部とを有するディスクリートトラック型媒体であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の磁気記録装置。
  13. 前記磁気記録媒体は、複数の磁性体ドットと、これら複数の磁性体ドット間に設けられた非磁性体とを有するディスクリートビット型媒体であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の磁気記録装置。
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