JP2010257539A - Magnetic recording head and magnetic recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気記録媒体に対して記録磁界を印加するとともに、高周波磁界を照射して磁気共鳴を励起し磁気記録媒体の磁化反転を誘導する機能を有する磁気記録ヘッド、及びその磁気記録ヘッドを備える磁気記録装置に関するものである。 The present invention provides a magnetic recording head having a function of applying a recording magnetic field to a magnetic recording medium and irradiating a high-frequency magnetic field to excite magnetic resonance to induce magnetization reversal of the magnetic recording medium, and the magnetic recording head The present invention relates to a magnetic recording apparatus provided.
磁気記録において記録磁化状態を安定に維持するためには保磁力の大きな(すなわち磁気異方性の大きな)記録媒体を使用する必要があるが、保磁力の大きな記録媒体に記録を行うためには強い記録磁界が必要である。しかし実際には、磁気ヘッドとして利用可能な磁性材料は限られている。従って、記録媒体の保磁力は、記録ヘッドで発生可能な記録磁界の大きさによって制約される。このため、各種の補助手段を使って記録媒体の保磁力を記録時にのみ実効的に低くする記録手法が考案されており、磁気ヘッドとレーザなどの加熱手段を併用して記録を行う熱アシスト記録などがその代表である。 In order to maintain a stable recording magnetization state in magnetic recording, it is necessary to use a recording medium having a large coercive force (that is, a large magnetic anisotropy), but in order to perform recording on a recording medium having a large coercive force. A strong recording magnetic field is required. However, in practice, the magnetic materials that can be used as the magnetic head are limited. Therefore, the coercive force of the recording medium is limited by the magnitude of the recording magnetic field that can be generated by the recording head. For this reason, a recording method has been devised in which the coercive force of the recording medium is effectively lowered only during recording using various auxiliary means, and heat-assisted recording is performed by using a magnetic head and a heating means such as a laser in combination. Such is the representative.
記録ヘッドからの記録磁界に高周波磁界を併用することにより記録媒体の保磁力を局所的に低減させて記録を行うアイディアも古くから存在する。例えば、特開平6−243527号公報には、高周波磁界により磁気記録媒体をジュール加熱あるいは磁気共鳴加熱し、媒体保磁力を局所的に低減せしめることにより、情報を記録する技術が開示されている。このような高周波磁界と磁気ヘッド磁界との磁気共鳴を利用する記録手法(以降、マイクロ波アシスト記録という)では、磁気共鳴を利用するため、媒体異方性磁界に比例する周波数の強い高周波磁界を用いないと、大きな磁化反転磁界の低減効果は得られない。このような強い高周波磁界を発生可能な磁界発生素子を、磁気ヘッドに実装できる程度の大きさで製造することは非常に困難であり、従って、マイクロ波アシスト記録は、実用化の困難さから長い間忘れられた技術となっていた。 There has been an idea for a long time to perform recording by locally reducing the coercive force of a recording medium by using a high-frequency magnetic field in combination with a recording magnetic field from a recording head. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-243527 discloses a technique for recording information by locally reducing the coercive force of a magnetic recording medium by Joule heating or magnetic resonance heating with a high frequency magnetic field. In such a recording technique that uses magnetic resonance between a high-frequency magnetic field and a magnetic head magnetic field (hereinafter referred to as microwave-assisted recording), a high-frequency magnetic field having a strong frequency proportional to the medium anisotropic magnetic field is used because magnetic resonance is used. Otherwise, the effect of reducing a large magnetization reversal magnetic field cannot be obtained. It is very difficult to manufacture such a magnetic field generating element capable of generating a strong high-frequency magnetic field with a size that can be mounted on a magnetic head. Therefore, microwave-assisted recording is long due to difficulty in practical use. It was a forgotten technology.
ところが近年、スピントルクを用いた高周波磁界の発生原理が提案され、マイクロ波アシスト記録がにわかに脚光をあびるようになった。TMRC−B6(2007)では、垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接した磁気記録媒体近傍に、スピントルクによって高速回転する磁化高速回転体(Field Generation Layer:FGL)を配置してマイクロ波(高周波磁界)を発生せしめ、磁気異方性の大きな磁気記録媒体に情報を記録する技術が発表された。さらに、MMM−GA02(2008)では、FGLに近接する主磁極の磁界を利用してFGLの回転方向を制御する高周波磁界発生装置が発表されており、これにより媒体の反転効率のよいマイクロ波アシスト反転が実現できるとされている。 However, in recent years, the principle of generating a high-frequency magnetic field using spin torque has been proposed, and microwave assisted recording has come to the spotlight. In TMRC-B6 (2007), a magnetized high-speed rotating body (Field Generation Layer: FGL) that rotates at high speed by spin torque is disposed in the vicinity of a magnetic recording medium adjacent to a main magnetic pole of a perpendicular magnetic head, and a microwave (high-frequency magnetic field). The technology to record information on magnetic recording media with large magnetic anisotropy has been announced. Furthermore, in MMM-GA02 (2008), a high-frequency magnetic field generator that controls the rotation direction of the FGL by using the magnetic field of the main magnetic pole close to the FGL has been announced. It is said that inversion can be realized.
マイクロ波アシスト記録において1平方インチ当たり1Tビットを超える記録密度を実現するためには、主磁極からの書き込み磁界が印加されているナノメートルオーダーの領域に、強力な高周波磁界を照射して磁気記録媒体を局所的に磁気共鳴状態にし、磁化反転磁界を低減して情報を記録する必要がある。 In order to realize a recording density exceeding 1 Tbit per square inch in microwave assisted recording, a magnetic field is recorded by irradiating a nanometer-order region to which a writing magnetic field from the main magnetic pole is applied. It is necessary to record the information by locally bringing the medium into a magnetic resonance state and reducing the magnetization reversal field.
TMRC−B6(2007)に開示された技術は、強力な高周波磁界をナノメートルオーダーの領域に照射して記録媒体を局所的に磁気共鳴状態にし、磁化反転磁界を低減して情報を記録することが可能であるが、FGLの磁化の制御について何も考慮していないという問題がある。FGLの磁化は回転軸に対して垂直でないと大きな高周波磁界が得られないため、TMRC−B6(2007)に開示されるFGLの構成のままでは実用的な強度の高周波磁界を得ることが困難である。 The technology disclosed in TMRC-B6 (2007) records information by irradiating a region of nanometer order with a strong high-frequency magnetic field to bring the recording medium into a local magnetic resonance state and reducing the magnetization reversal field. However, there is a problem that no consideration is given to the control of the magnetization of the FGL. Since a large high frequency magnetic field cannot be obtained unless the magnetization of the FGL is perpendicular to the rotation axis, it is difficult to obtain a high frequency magnetic field having a practical strength with the FGL configuration disclosed in TMRC-B6 (2007). is there.
MMM−GA02(2008)に開示された技術は、主磁極からFGLに入射する磁界のうち垂直に入射する磁界成分を利用してFGLの回転方向を制御する構造であるため、FGLが発生する高周波磁界の強度という問題点は解決される。しかし、FGLの回転面内に入射する主磁極からの漏洩磁界に対する対策が施されていない。従って、MMM−GA02(2008)に開示された技術では、FGLの磁化が主磁極からの漏れ磁界方向に固定され、高周波発振が持続しないという問題がある。 The technique disclosed in MMM-GA02 (2008) is a structure that controls the rotation direction of the FGL by using a magnetic field component that is vertically incident among the magnetic fields that are incident on the FGL from the main magnetic pole. The problem of magnetic field strength is solved. However, no countermeasure is taken against the leakage magnetic field from the main magnetic pole incident on the rotation plane of the FGL. Therefore, the technique disclosed in MMM-GA02 (2008) has a problem that the magnetization of the FGL is fixed in the direction of the leakage magnetic field from the main pole, and high-frequency oscillation does not continue.
本発明の目的は、FGLの回転面内に入射する主磁極からの漏洩磁界(以下、横磁界と呼ぶ)に対する対策を講じることにより、信頼性が高く、結果としてコストを低減できる超高密度磁気記録に好適な情報記録装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ultra-high-density magnet that is highly reliable and can reduce costs as a result by taking measures against a leakage magnetic field (hereinafter referred to as a transverse magnetic field) from a main magnetic pole incident on the rotation plane of the FGL. An object is to provide an information recording apparatus suitable for recording.
以上の問題を解決する目的で、まず、横磁界をどの程度まで抑制すればよいかを計算機シミュレーションで検討した。LLG(Landau Lifschitz Gilbert)方程式にスピントルクの効果を考慮した次式(1)を用いて、図1に示すようなFGLの磁化mの挙動を解析した。 For the purpose of solving the above problems, first, the extent to which the transverse magnetic field should be suppressed was examined by computer simulation. The behavior of the FGL magnetization m as shown in FIG. 1 was analyzed using the following equation (1) that takes into account the effect of spin torque on the LLG (Landau Lifschitz Gilbert) equation.
ここで、γはジヤイロ磁気定数、α(=0.01を仮定)はダンピング定数、Iは電流、μBはボーア磁子、eは素電荷、VはFGLの体積、Ms(=1.9Tを仮定)はFGLの磁化である。有効磁界Heffは、磁気異方性磁界Ha(=Hkcosθ、θは磁化と磁化容易軸のなす角)、反磁界Hd、及び外部磁界Hextの3成分の和で構成される。磁化容易軸をx軸方向とし、負の磁気異方性(Hk=−800kA/m)を仮定した。FGLの磁化が面内(θ=90度)となるように磁気異方性磁界Haが作用する。また、Polarization layerの磁化m1は、x方向を向き、分極率Pを0.244とした。Hextは、x方向からθh傾いた方向に印加した。 Here, γ is a gyro magnetic constant, α (assuming 0.01) is a damping constant, I is a current, μ B is a Bohr magneton, e is an elementary charge, V is a volume of FGL, and M s (= 1. 9T) is the magnetization of the FGL. The effective magnetic field H eff is composed of the sum of three components: a magnetic anisotropy magnetic field H a (= H k cos θ, θ is an angle formed by magnetization and an easy axis of magnetization), a demagnetizing field H d , and an external magnetic field H ext. . The easy axis of magnetization was the x-axis direction, and negative magnetic anisotropy (H k = −800 kA / m) was assumed. Magnetization of FGL acts anisotropy field H a is such that the plane (theta = 90 degrees). Further, the magnetization m 1 of the Polarization layer is oriented in the x direction and the polarizability P is 0.244. H ext was applied in a direction inclined by θ h from the x direction.
まず、簡単な定常解析解を求めておく。θh=0度とおくと、式(1)がdmx/dt=0を満たすのは、有効磁界Heffのx方向成分Heff-xが First, a simple steady state analytical solution is obtained. When θ h = 0 degree, the expression (1) satisfies dm x / dt = 0 because the x-direction component H eff-x of the effective magnetic field H eff
2πf=γHeff-x (3) 2πf = γH eff-x (3)
このことから、FGLの面に垂直に印加される磁界が大きいほど、Heff-xが大きくなり高周波磁界の周波数が大きくなることがわかる。従って、主磁極からの漏洩磁界のうちFGLの磁化回転面に垂直な成分は、FGLの周波数向上に有効に作用する。30GHzの高周波磁界を得るには、約800kA/mの磁界が必要である。 This shows that H eff-x increases and the frequency of the high-frequency magnetic field increases as the magnetic field applied perpendicular to the FGL surface increases. Therefore, the component perpendicular to the magnetization rotation plane of the FGL in the leakage magnetic field from the main pole effectively acts on the frequency improvement of the FGL. In order to obtain a high frequency magnetic field of 30 GHz, a magnetic field of about 800 kA / m is required.
外部磁界が、x軸から傾く場合には、直接式(1)を逐次的に解いて磁化の挙動を調べる必要がある。図2は、800kA/mの外部磁界をx方向から15度傾けた場合の、FGL磁化の挙動を示したものである。図2(A)は外部磁界印加時より0.5ns経過するまでの磁化の軌跡を3次元的に示したもので、軌道面が多少y−z面から傾いているが安定した回転が得られている。図2(B)は外部磁界印加時より2ns経過するまでの磁化の軌跡をy−z面に投影して示したもので、安定した回転が得られている。 When the external magnetic field is tilted from the x-axis, it is necessary to investigate the behavior of magnetization by solving Equation (1) sequentially. FIG. 2 shows the behavior of FGL magnetization when an external magnetic field of 800 kA / m is tilted 15 degrees from the x direction. FIG. 2 (A) shows three-dimensionally the magnetization trajectory until 0.5 ns has passed since the application of the external magnetic field, and a stable rotation is obtained although the orbital plane is slightly inclined from the yz plane. ing. FIG. 2B shows a projection of magnetization on the yz plane until 2 ns have passed since the application of the external magnetic field, and stable rotation is obtained.
図3は、800kA/mの外部磁界をx方向から25度傾けた場合の、FGL磁化の挙動を示したものである。図3(A)は外部磁界印加時より0.5ns経過するまでの磁化の軌跡を3次元的に示したもので、軌道面が多少y−z面から大きく傾いており、傾きが時間経過とともに増している。図3(B)は外部磁界印加時より2ns経過するまでの磁化の軌跡をy−z面に投影して示したもので、時間経過とともに軌道収縮していることがわかる。これは、FGL磁化の軌道が横磁界の方向に拘束されるためと考えられる。以上のことから、外部磁界がx方向から25度を超えて印加されるとFGLの磁化が安定に回転しないことがわかる。 FIG. 3 shows the behavior of FGL magnetization when an external magnetic field of 800 kA / m is tilted 25 degrees from the x direction. FIG. 3 (A) shows a three-dimensional magnetization trajectory until 0.5 ns has passed since the application of an external magnetic field. The orbital plane is slightly inclined from the yz plane, and the inclination is gradually increased with time. It is increasing. FIG. 3B shows the magnetization trajectory until 2 ns has passed since the application of the external magnetic field, projected onto the yz plane, and it can be seen that the trajectory contracts over time. This is presumably because the trajectory of FGL magnetization is constrained in the direction of the transverse magnetic field. From the above, it can be seen that when the external magnetic field is applied beyond 25 degrees from the x direction, the magnetization of the FGL does not rotate stably.
次に、主磁極近傍の磁界について3次元磁界シミュレータを用いて解析した。主磁極5、対向磁極6、軟磁性下地層22からなる図4に示す条件において3次元磁界解析を行ったのが図5である。図4中のSLは、回転安定化層である。FGLを設置する部分には横磁界が印加されていることがわかる。図より、この横磁界の原因は、主磁極5の対向磁極側側面からの漏れ磁界が主因であることが推定される。このことから、主磁極5の対向磁極側側面の影響をFGL部分がなるべく受けないようにするため、(1)対向磁極の高さを磁化高速回転体(FGL)高さより十分高くする、(2)主磁極側面を磁化高速回転体から遠ざけるように傾ける、(3)主磁極側面近傍から対向磁極にバイパス磁路を形成する、といった横磁界低減構成が有効であることがわかる。
Next, the magnetic field near the main magnetic pole was analyzed using a three-dimensional magnetic field simulator. FIG. 5 shows a three-dimensional magnetic field analysis performed under the conditions shown in FIG. 4 including the main
図6は、図5より、FGLを設置する位置における磁界の向きと大きさをグラフ化したものである。図の横軸は位置であり、ABS面の高さを原点として、記録媒体方向を正とした。図には、対向磁極を仮定した範囲をハッチングで示してある。図6(A)より、ABS面(位置=0)から上方(位置<0)に向かうと、磁界の角度は一旦極小値を取り、その後増加に転じており、対向磁極の端部(位置=−60nm)では、40度にまで達している。また、図6(B)より、磁界強度は、ABS面から上方に向かうと増加し、対向磁極の端部より少し手前で最大値1000kA/mをとっている。 FIG. 6 is a graph of the direction and magnitude of the magnetic field at the position where the FGL is installed from FIG. The horizontal axis in the figure is the position, and the height of the ABS surface is the origin and the recording medium direction is positive. In the figure, the range assuming the opposite magnetic pole is shown by hatching. As shown in FIG. 6A, when going from the ABS surface (position = 0) upward (position <0), the angle of the magnetic field once takes a local minimum value and then increases, and the end of the opposing magnetic pole (position = At −60 nm), it reaches 40 degrees. Further, from FIG. 6B, the magnetic field intensity increases upward from the ABS surface, and takes a maximum value of 1000 kA / m slightly before the end of the opposed magnetic pole.
以上のことから、対向磁極の範囲と同じ高さのFGLを用いると、大きな磁界の角度の悪影響を受け、安定な磁化回転が得られないと考えられる。ただし、ABS面近傍においては、比較的磁界の角度が小さいので、FGL高さが対向磁極の端部より十分低ければ、安定なFGLの回転が得られると考えられる。本計算では、主磁極5と対向磁極6との間隔40nmを仮定していることを考えると、主磁極5と対向磁極6との間隔の半分以上の余裕(FGL高さと対向磁極の端部の差)があれば、問題ない。ただし、対向磁極の端部がFGL高さよりも大きくなればなるほど、主磁極5先端部に磁束が達する前に対向磁極6に吸収されてしまうため、主磁極5からの記録磁界が小さくなってしまうので好ましくない。
From the above, it is considered that when FGL having the same height as the range of the opposing magnetic pole is used, a stable magnetic rotation cannot be obtained due to an adverse effect of a large magnetic field angle. However, since the angle of the magnetic field is relatively small in the vicinity of the ABS surface, it is considered that stable FGL rotation can be obtained if the FGL height is sufficiently lower than the end of the opposing magnetic pole. In this calculation, considering that the interval between the main
図8は、図7に示す横磁界低減構成(2)の主磁極側面をFGLから遠ざけるように傾けた構造を仮定した場合の、FGLを設置する位置における磁界の向きと大きさをグラフ化したものである。図8(A)より、ABS面から上方に向かうと、磁界の角度は一旦極小値を取り、その後増加に転じる点は、図6(A)と共通である。しかし、対向磁極の範囲内において、磁界の角度が25度以内に収まっている。また、図8(B)に示すように、磁界強度は、ABS面から上方に向かうと増加し、対向磁極の中央で最大値の1000kA/mをとっている。以上のことから、主磁極をFGLから遠ざけるように傾けた構造では、主磁極からの漏洩磁界のうち、FGL面内方向成分が減少するため、FGLの安定な磁化回転が得られるものと考えられる。 FIG. 8 is a graph showing the direction and magnitude of the magnetic field at the position where the FGL is installed, assuming a structure in which the main magnetic pole side surface of the transverse magnetic field reduction configuration (2) shown in FIG. 7 is tilted away from the FGL. Is. As shown in FIG. 8A, the angle of the magnetic field once takes a minimum value when going upward from the ABS surface, and then starts to increase in common with FIG. 6A. However, the magnetic field angle is within 25 degrees within the range of the opposing magnetic pole. Further, as shown in FIG. 8B, the magnetic field intensity increases upward from the ABS surface, and takes a maximum value of 1000 kA / m at the center of the counter magnetic pole. From the above, in the structure in which the main magnetic pole is tilted away from the FGL, the FGL in-plane direction component of the leakage magnetic field from the main magnetic pole is reduced, so that stable magnetization rotation of the FGL can be obtained. .
図9は、主磁極5の対向磁極側側面の影響をFGL部分がなるべく受けないようにする主磁極5、高周波磁界発生素子201、対向磁極6のいくつかの位置関係を示したものである。図中の矢印は磁化方向を表している。図9(A)は、従来構造で、主磁極5の側面からの大きな漏洩磁界が高周波磁界発生素子201のFGL面内方向に印加されるため、安定な高周波磁界の発生が困難である。図9(B)は、上記(2)の主磁極5の高周波磁界発生素子201との接続部の素子高さ方向上方部分を高周波磁界発生素子201の反対側に傾けた横磁界低減構成で、図8に示すように、FGL面内方向に印加される磁界が大きく軽減されている。なお、上記(2)の主磁極側面を磁化高速回転体から遠ざけるように傾ける方法は、主磁極5の高周波磁界発生素子側側面が高周波磁界発生素子201から離れる構造であれば有効であるので、図9(G)に示すような主磁極5を通る磁束の流れの角度が、主磁極5と高周波磁界発生素子201との接続部付近において素子高さ方向上方から高周波磁界発生素子201の反対側に傾けた横磁界低減構成としてもよい。
FIG. 9 shows some positional relationships of the main
図9(C)、(D)は、上記(1)の対向磁極の素子高さ方向高さを磁化高速回転体(FGL)高さより十分高くする横磁界低減構成で、対向磁極6の素子高さ方向高さと高周波磁界発生素子201の素子高さ方向高さの差Htを主磁極5と対向磁極6の間隔Lfの0.5倍から2倍程度とするのがよい。
FIGS. 9C and 9D show a transverse magnetic field reduction configuration in which the height in the element height direction of the counter magnetic pole of (1) above is sufficiently higher than the height of the magnetized high-speed rotating body (FGL). The difference Ht between the height in the vertical direction and the height in the element height direction of the high-frequency magnetic
図9(E)、(F)は、上記(3)のバイパス磁路を形成する横磁界低減方法で、対向磁極6から主磁極5に向かって磁路を形成し、主磁極5の側面から漏洩磁界を逃がす働きがある。バイパス磁路が主磁極5に接してしまうと、主磁極5先端部に磁束が達する前に対向磁極6に吸収されてしまい、主磁極5からの記録磁界が小さくなるので好ましくない。
FIGS. 9E and 9F are transverse magnetic field reduction methods for forming the bypass magnetic path described in (3) above, in which a magnetic path is formed from the counter
以上の構成を取ることにより、FGL磁化回転面内に印加される主磁極からの漏れ磁界成分を低減することが可能となるため、記録動作中の安定なFGLの回転が得られ、記録媒体上に良好な記録パタンが形成され、情報記録装置における記録密度を増大できると同時に信頼性をも向上でき、結果としてコストを低減することが可能となる。 By adopting the above configuration, it becomes possible to reduce the leakage magnetic field component from the main magnetic pole applied in the FGL magnetization rotation plane, so that stable FGL rotation during the recording operation can be obtained, and Thus, a good recording pattern can be formed, the recording density in the information recording apparatus can be increased, and at the same time the reliability can be improved, and as a result, the cost can be reduced.
記録密度が1平方インチ当たり1Tビットを超える情報記録装置が実現できると同時に信頼性をも向上でき、結果としてコストを低減することが可能となる。 An information recording apparatus having a recording density exceeding 1 Tbit per square inch can be realized, and at the same time, the reliability can be improved, and as a result, the cost can be reduced.
以下、図10から図14を用いて、高周波磁界が発生する原理について説明する。この原理は、後段で説明する各実施例に共通である。 Hereinafter, the principle of generating a high-frequency magnetic field will be described with reference to FIGS. This principle is common to the embodiments described later.
図10及び図11には、磁化回転体とスピン整流素子及び磁束整流膜を備えたマイクロ波アシスト記録用磁気ヘッドの基本構成を示す。 10 and 11 show the basic configuration of a magnetic head for microwave-assisted recording that includes a magnetization rotator, a spin rectifier, and a magnetic flux rectifier film.
図10は、磁気ヘッドスライダと磁気記録媒体の相対位置関係を模式的に示した図である。磁気ヘッドスライダ102は、サスペンション106により、記録媒体101に対向して支持される。図10において、記録媒体101は紙面右方向に回転し、対向する磁気ヘッドスライダは、記録媒体に対して相対的に紙面左方向に移動しているものとする。従って、図10においては、磁気ヘッド部109はスライダのトレーリング側に配置されていることになる。磁気ヘッド部109の各構成要素の駆動電流は配線108によって給電され、端子110によって各構成要素に供給される。
FIG. 10 is a diagram schematically showing the relative positional relationship between the magnetic head slider and the magnetic recording medium. The
図11は、図10に示された磁気ヘッド部109の拡大図である。磁気ヘッド部109は、記録ヘッド部と再生ヘッド部により構成されており、記録ヘッド部は、補助磁極206、主磁極5と対向磁極6との間に配置された高周波磁界発生素子201、主磁極を励磁するコイル205等により構成される。再生ヘッド部は、下部シールド208と上部シールド210の間に配置された再生センサ207等により構成される。補助磁極206と上部シールド210は兼用される場合もある。図示されてはいないが、コイルの励磁電流や再生センサの駆動電流及び高周波磁界発生素子への印加電流は、各々の構成要素毎に設けられた電流供給端子により供給される。
FIG. 11 is an enlarged view of the
図11に示すように、対向磁極6は素子高さ方向上方にて主磁極5の方へ延び、互いに磁気的な回路を構成している。ただし、素子高さ方向上方においては電気的にはほぼ絶縁されているものとする。磁気的な回路は、磁力線が閉路を形成するものであり、磁性体のみで形成されている必要はない。図では、主磁極5の対向磁極6と反対側に補助磁極等を配置し、別の磁気回路を形成している。この別の磁気回路では、主磁極5と補助磁極との間は電気的に絶縁されている必要はない。主磁極5と対向磁極6には、電極又は電極に電気的に接触する手段が備わっており、主磁極5側から対向磁極6側、あるいはその逆方向の高周波励起電流が磁化回転体層を通して流せるように構成されている。
As shown in FIG. 11, the counter
図12は、図11に示された記録ヘッド部を更に拡大した図である。主磁極5と対向磁極6との間に高周波磁界発生素子201が形成されている。主磁極5と対向磁極6の間には、黒い矢印の向きに定常電流が流れており、ヘッドの相対移動方向は白抜き矢印で示される方向である。磁気記録媒体7としては、基板19上に下地層20を介して垂直記録膜16を積層した媒体を使用した。
FIG. 12 is an enlarged view of the recording head portion shown in FIG. A high frequency magnetic
高周波磁界発生素子201は、主磁極5の浮上面端部側面よりトレーリング側に向かって、磁束整流層8、非磁性スピン散乱体12、磁化回転層(FGL)2、回転安定化層(SL)11としての負の垂直磁気異方性層、金属非磁性スピン導電層15、対向磁極側磁束整流層13と積層され、対向磁極6に至る構造を有している。回転安定化層(SL)11の自発磁化は積層面内に安定であるため、これと接する磁化回転層2の自発磁化の向きも積層面内に留めようとする力が働き、回転が安定化する。金属非磁性スピン散乱体層12は、金属非磁性スピン導電層15を介して磁化回転体層2に流入するスピントルクの効果を打消す影響を及ぼす恐れのある磁束整流層8から磁化回転体層2に流入するスピンを散乱する作用がある。あるいは、磁化回転体層2側から磁束整流層8へのスピントルクの流出を防ぐ作用があるとも言える。したがって、金属非磁性スピン散乱体層12を用いると必要なスピントルクを得るための電流を小さくすることができる。金属非磁性スピン散乱体層12としてRuを用いるとこの効果は特に大きくなる。
The high-frequency magnetic
このような構造の積層膜に対向磁極6から主磁極5の向きに電流を流した場合、電子は主磁極5から各層を経由して対向磁極6まで移動する。ここで、主磁極5が下向きに励磁されている場合には、磁束整流層8及び対向磁極側磁束整流層13が概ね右向きに磁化されるので、右向きのスピンを持つ電子だけが非磁性スピン導電層15を透過して対向磁極側磁束整流層13に達する。左向きのスピンを持つ電子は、対向磁極側磁束整流層13を透過できないため磁化回転層(FGL)2や回転安定化層(SL)11に残留し、磁化回転層2の磁化を左に向けようとするスピントルクとして作用する(作用1)。一方、主磁極5からの漏洩磁界は磁化回転層2の磁化を右に向けようと作用する(作用2)。さらに、負の垂直磁気異方性を有する回転安定化層(SL)11は、磁化回転層2の磁化が層内に留まるよう作用する(作用3)。磁化回転層2の自発磁化の向きは、作用1、作用2、作用3のバランスで決定されるが、作用2と、作用3で決定される方向に復元するようにトルクが発生し、膜面内で高速回転する。その結果、直流電流(以下、高周波励起電流と呼ぶ)にて交流磁界が発生する。発生する交流磁界は、磁化回転層2の向きが膜面内にあるときに最大となる。
When a current is passed through the laminated film having such a structure in the direction from the counter
電流一定のまま、主磁極5の磁化が逆転した場合でも、磁化回転層2の磁化を主磁極5の磁化と逆向きに向けようとするスピントルクが作用する状況に変わりはない。このとき磁化回転層2の磁化の回転方向は、主磁極5の磁化方向が逆転する前の回転方向と逆向きとなっている。記録密度が高くなって磁化回転体層2の幅が狭い場合には、磁化回転体層2の側面から発生する磁界が無視できなくなり、記録媒体7に印加される高周波磁界の向きが時間とともに回転する(回転振動磁界)ようになる。図12の構成の高周波磁界発生素子201を用いることにより、反転させようとする磁化に対して反時計回り振動磁界が印加されるようになり、効率の良いマイクロ波アシスト磁気記録が可能となる。
Even when the magnetization of the main
マイクロ波アシスト磁気記録においては、主磁極5からの記録磁界と磁化回転層2の高周波磁界をナノ領域に重ねる必要があるため、磁化回転層2は主磁極5からの漏洩磁界に曝されることになる。主磁極5からの漏洩磁界のうち、磁化回転層2の層面に垂直な成分は、式(3)より高周波磁界周波数を大きくするように作用する。一方、磁化回転層2の膜面に平行な漏洩磁界成分があると、磁化回転層2の自発磁化が当該方向に固定されてしまい、高周波発振が阻害される可能性がある。図12に示すようなABS面から離れるにしたがって高周波磁界発生素子201から遠ざかる構造を有する主磁極5を用いることにより、FGL面内方向に印加される磁界を大きく軽減することが可能となり、FGLの面内磁化回転が安定化する。磁束整流層8(リップ)は、主磁極5からの漏洩磁界の向きを整え、磁化回転層2の膜面に垂直な磁界成分を大きくする作用及び、平行な磁界成分をできるだけ少なくする作用を有している。
In microwave assisted magnetic recording, since the recording magnetic field from the main
比較のため、主磁極5が傾いていない従来構造のヘッドを試作し特性を調査した。試作した従来構造の磁気ヘッドを図13に示す。3次元磁界解析ソフトを用いて計算すると、磁化回転層2の面内方向には、図12及び図13の構造で、最大256kA/m及び520kA/mの磁界が印加されることが分かっている。スピンスタンドを用い、磁気スペーシング5nm、トラックピッチ20nmとして磁気記録を行い、さらにこれをシールド間隔20nmのGMRヘッドにより再生した。主磁極励磁電流が弱い領域では、両者のヘッドに大きな差が見られなかったが、オーバーライト特性を向上させる目的で、主磁極励磁電流を強くすると、図13の従来ヘッドを用いると、電流増加とともにSNRが低下し、やがて再生出力が得られなくなるようになった。このとき、実際にマイクロ波磁界が発生しているかどうかを確認するため、高周波磁界発生素子201を挟んで記録媒体7の反対側に高周波磁界検出器を配置してマイクロ波磁界の強度をモニタしたが、高周波出力は得られなかった。これは、磁化回転体層2の磁化が主磁極5の漏れ磁界により、当該漏れ磁界方向に固定してしまった結果、高周波発振していないと考えられる。
For comparison, a head having a conventional structure in which the main
図14は、高周波磁界発生器の構成例を示す図である。図12に示した記録ヘッド構造は、磁束整流層8及び対向磁極側磁束整流層13を有するが、図14(A)に示すように磁束整流層8と対向磁極側磁束整流層13は省略可能である。磁束整流層8を省略すると高周波磁界の発生源となる磁化回転層2を主磁極5に近づけることができるが、磁化回転層2の膜面に平行な主磁極5からの漏洩磁界成分が大きくなるというマイナス面もある。磁束整流層8を適当な厚さとするのがよい。本発明の磁化回転層2の膜面に平行な漏洩磁界成分が小さくなる構造を用いることにより、用いない場合に比べて、磁束整流層8の厚さを薄くすることができる。
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a high-frequency magnetic field generator. The recording head structure shown in FIG. 12 includes the magnetic
また、図14(A)の磁化回転層(FGL)2と、回転安定化層(SL)11を入替えた図14(B)に示す構造、図14(A)や図14(B)の非磁性スピン散乱体12と金属非磁性スピン導電層15とを入れ替えた図14(C)や図14(D)に示す構造の高周波磁界発生素子201を用いても良い。図14(B)の構造の場合には、磁化回転層(FGL)2に比べて飽和磁化の小さな回転安定化層(SL)11が主磁極5に近くなるため、膜面に平行な主磁極5からの漏洩磁界成分の悪影響が小さくなる。加えて、磁化回転層2に、対向磁極側磁束整流層13(又は、対向磁極側磁束整流層13省略時には対向磁極6)よりスピントルクが非磁性スピン導電層15を介して伝えられるため、高周波磁界発生効率が向上する。金属非磁性スピン導電層15が主磁極側にある場合(図14(C)、図14(D))には、スピントルク源が磁束整流層8となるため、磁束整流層8は省略できない。主磁極5と磁束整流層8との界面には、交換相互作用を低減する目的で、非常に薄い化合物層や金属層、弱い磁性層を用いることにより、高周波磁界発生効率が向上する。
Further, the structure shown in FIG. 14B in which the magnetization rotation layer (FGL) 2 and the rotation stabilization layer (SL) 11 in FIG. 14A are replaced, and the non-shown in FIG. 14A and FIG. 14B. A high-frequency magnetic
図14には、磁化回転層2と回転安定化層(SL)11とがそれぞれ単層膜の構造を示したが、複数の積層膜で構成しても構わない。或いは、高周波磁界発生素子201の中に離間して配置された層の全体の作用として磁化回転層とスピン整流素子としての機能が実現されていても構わない。更に、上の説明では、磁束整整流層8は、主磁極とは別に設けられた層であるとして説明したが、主磁極に付随する突出部として構成されていても良い。
In FIG. 14, the
以上、本発明の構成により、安定的に発振が可能なマイクロ波アシスト記録用磁気ヘッドが実現可能となる。以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。 As described above, the configuration of the present invention makes it possible to realize a microwave-assisted recording magnetic head capable of stable oscillation. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail.
図12は、記録ヘッド及び記録媒体を、記録媒体面に垂直(図中の上下方向)かつヘッド走行方向(図中の左又は右方向であるトラック方向)に平行な面で切断した記録機構周辺の断面模式図である。主磁極5と対向磁極6の材料は、飽和磁化が大きく、結晶磁気異方性がほとんどないCoFe合金とした。FGL2への漏れ磁界(FGL面内方向成分)を低減して高周波発振を安定化させる為に、主磁極5を高周波磁界発生素子201の反対側に傾けている。
FIG. 12 shows the recording head and the recording medium cut around the recording mechanism by cutting the surface perpendicular to the recording medium surface (vertical direction in the figure) and parallel to the head running direction (track direction which is the left or right direction in the figure). FIG. The material of the main
主磁極5に隣接して層状に、磁束整流層8、金属非磁性スピン散乱体12、FGL(磁化高速回転体)2、負の垂直磁気異方性体(安定化層SL)11、金属非磁性スピン伝導層15、対向磁極側磁束整流層13を経て対向磁極6にいたる。尚、磁束整流層8から対向磁極側磁束整流層13までは、図面左右方向に伸びる柱状構造で、断面がABS面に沿った辺が対向辺に比べて短い台形をしている。当該台形形状とすることにより、FGL底面からの高周波磁界とFGL側面からの高周波磁界のバランスがとれ、マイクロ波アシスト反転効率の高い高周波回転磁界が得られる。この台形のABS面に沿った辺の長さwは、記録トラック幅を決定する重要な因子であり、本実施例では15nmとした。マイクロ波アシスト記録においては、主磁極5からの記録磁界とFGL2からの高周波磁界とが揃わないと記録できないような磁気異方性の大きい記録媒体を用いることになる為、主磁極5の幅と厚さ(ヘッド走行方向の長さ)は、記録磁界が大きく取れるよう大きめに設定することが可能である。本実施例では、幅80mと厚さ100nmとすることで、約0.9MA/mの記録磁界が得られている。磁束整流層8は、主磁極5と飽和磁化が同じ又はそれより大きな材料を用い、主磁極5からの磁界がFGL2の層方向にできるだけ垂直となるよう3次元磁界解析ソフトを用いて磁束整流層8の厚さ設計を行った。本実施例における磁束整流層8の厚さは10nmであったが、この値は、前述の台形の形状、対向磁極までの距離と状況、用いる媒体の状況、図面上方における磁気回路の状況に依存する。
A magnetic
FGL2は、飽和磁化が大きく、結晶磁気異方性がほとんどない厚さ20nmのCoFe合金とした。FGL2では、層に沿った面内で磁化が高速回転し、ABS面及び、側面に出現する磁極からの漏れ磁界が、高周波磁界として作用する。FGL2の磁化回転駆動力は、金属非磁性スピン伝導層15を介して対向磁極側磁束整流層13に反射されたスピンによるスピントルクである。このスピントルクは、主磁極5からの漏洩磁界によって発生するFGL2の磁化回転軸に平行な磁化成分が小さくなる方向に作用する。このスピントルクの作用を得るには、対向磁極6側から主磁極5側へ高周波励起(直流)電流を流す必要がある。主磁極5から磁界が流入する場合に、FGL2の磁化の回転方向は高周波励起(直流)電流の上流側から見て反時計周りとなっており、主磁極5からの磁界で反転する記録媒体の磁化の歳差運動方向と同じ向きの回転磁界を印加することができる。主磁極5へ磁界が流入する場合には、FGL2の磁化の回転方向は高周波励起(直流)電流の上流側から見て時計周りとなり、主磁極5への磁界で反転する記録媒体の磁化の歳差運動方向と同じ向きの回転磁界を印加することができる。したがって、FGL2から長じる回転高周波磁界は、主磁極5の極性によらず、主磁極5による磁化反転をアシストする効果がある。本効果は、主磁極5の極性によってスピントルクの向きが変わらない従来の高周波磁界発生器では得られない。
FGL2 was a CoFe alloy having a thickness of 20 nm with a large saturation magnetization and almost no magnetocrystalline anisotropy. In FGL2, the magnetization rotates at high speed in a plane along the layer, and the leakage magnetic field from the magnetic poles appearing on the ABS surface and the side surface acts as a high-frequency magnetic field. The magnetization rotation driving force of the
スピントルク作用は、高周波励起電流(電子流)が大きくなるほど大きくなり、また、金属非磁性スピン伝導層15と隣接する層との間に分極率の大きなCoFeB層を1nm程度挿入すると大きくなる。金属非磁性スピン伝導層15には、2nm−Cuを用いた。負の垂直磁気異方性体11は、六方晶CoIrのc軸方向が図中の左右方向となるようにし、磁気異方性の大きさは、6.0×105J/m3ものを用いた。負の垂直磁気異方性を有する磁性体をFGL2と隣接させることにより、FGL2の磁化方向を回転軸と垂直方向に留める作用が強化される。この作用により、比較的低い周波数で強い高周波磁界が得られる。この作用は、負の垂直磁気異方性を有する磁性体として知られているα’−FeC、dhcpCoFe、NiAs型MnSb等でも同様に期待できる。FGL2にCoFe合金を用いているので、α’−FeCやdhcpCoFeを用いてもCoIrと同様大きな交換相互作用が働き、磁化方向を回転軸と垂直方向に留める作用が強くなる。金属非磁性スピン散乱体12には、3nm−Ruを用いた。PdやPtを用いても同様な作用がある。対向磁極側磁束整流層13には、l5nmCoFe合金を用いた。記録媒体7には、基板19上に、下地層20として30nm−CoFe上に10nm−Ru層を形成した積層膜、記録層16として磁気異方性磁界が2.4MA/m(30kOe)で、膜厚が10nmのCoCrPt−SiOx層を用いた。強磁性共鳴による吸収線幅の測定の結果、記録層16のダンピングコンスタントαは、0.02であった。
The spin torque action increases as the high-frequency excitation current (electron current) increases, and increases when a CoFeB layer having a high polarizability is inserted between the metal nonmagnetic
本発明の高周波磁界発生源201を組み込んだ記録再生部109搭載のスライダ102をサスペンション106に取り付け(図10)、スピンスタンドを用いて記録再生特性を調べた。ヘッド媒体相対速度20m/s、磁気スペーシング7nm、トラックピッチ25nmとして磁気記録を行い、さらにこれをシールド間隔18nmのGMRヘッドにより再生した。高周波励起電流を変化させて1000kFCIでの信号/ノイズ比を測定したところ、最大13.0dBが得られ、1平方インチ当たり2Tビットを超える記録密度の記録再生が十分達成可能であることがわかった。このときの高周波周波数は35.0GHzであった。また、1000kFCIパタン上に125kFCIパタンを記録した場合のオーバーライト特性は32dBで、主磁極励磁電流を大きくすると更によくなった。これに対して主磁極5が傾いていない従来ヘッド(図13)を用いるとオーバーライト特性は最大25dBにとどまり、主磁極励磁電流を大きくするとともに信号/ノイズ比が著しく劣化し、記録できなくなった。
The
図15(A)、図15(B)に、磁極5の対向磁極側側面の影響をFGL部分がなるべく受けないようにする記録ヘッドの他の構成例を示す。比較のため、図15(C)に、図13に示す従来ヘッドの構成図を示した。図15(A)は、対向磁極6の高さを磁化高速回転体(FGL)2の高さより十分高くする構成で、対向磁極6の高さと高周波磁界発生素子201の高さの差Htは、主磁極5と対向磁極6の間隔Lfの0.5倍から2倍程度とするのがよい。
FIG. 15A and FIG. 15B show another configuration example of the recording head that prevents the FGL portion from being influenced by the opposing magnetic pole side surface of the
図20は、図9(C)の構造パラメータ間隔Lfと高さの差Htの大きさを表1のように設定し、3次元磁界解析ソフトを用いて主磁極の近傍の磁界解析結果を示したものである。最大磁界角度は、図6、図8と同様に、FGL位置でのx方向からの角度を求め、各構造での最大値を求めたものである。通常素子高さ方向で、ABS面から最も離れた位置が最大となる。 FIG. 20 shows the magnetic field analysis results in the vicinity of the main pole using the three-dimensional magnetic field analysis software with the structure parameter interval Lf and the height difference Ht of FIG. 9C set as shown in Table 1. It is a thing. As in FIGS. 6 and 8, the maximum magnetic field angle is obtained by obtaining the angle from the x direction at the FGL position and obtaining the maximum value in each structure. In the normal element height direction, the position farthest from the ABS surface is the maximum.
図20より、最大磁界角度は、比Ht/Lfが0.5近くで大きく減少している。最大磁界角度が30度を超えると図3の検討から、安定なFGL磁化の回転が得られない。従って、比Ht/Lfは0.5より大きな値を取ること必要となる。図20に最大磁界角度とともに示したグラフは、主磁極5と高周波磁界発生素子201の接合面とABS面の交わる直線から記録媒体側へ5nm下がった位置における磁界のz成分Hzの比Ht/Lfに対する依存性を示している。HzはMAMRにおける書込み磁界に相当する。Hzは、比Ht/Lfが小さいときは、比Ht/Lfの増加とともに僅かに増加する。対向磁極6が主磁極5より磁束を引っ張るように作用しているためと考えられる。比Ht/Lfが大きくなり過ぎると、この磁束を引っ張る作用が大きくなり過ぎて、主磁極5から対向磁極6へ直接磁束が流れ込むようになる。比Ht/Lfが2.0の近くで、Hzが大きく減少しており、必要な書込み磁界が得られない。以上の傾向は、Lfの大きさを変えても同様に得られた。ただし、Lfが小さいほどHzが大きくなるので好ましい。
From FIG. 20, the maximum magnetic field angle is greatly reduced when the ratio Ht / Lf is close to 0.5. If the maximum magnetic field angle exceeds 30 degrees, stable rotation of the FGL magnetization cannot be obtained from the examination of FIG. Therefore, the ratio Ht / Lf needs to take a value larger than 0.5. The graph shown together with the maximum magnetic field angle in FIG. 20 shows the ratio Ht / ratio of the z component H z of the magnetic field at a
図15(B)は、バイパス磁路を形成する構成例を示している。対向磁極6から主磁極5に向かってバイパス磁路211を形成し、主磁極5の側面からの漏洩磁界を、バイパス磁路211を通して対向磁極6に逃がす。バイパス磁路211が主磁極5に接してしまうと、主磁極5先端部に磁束が達する前に対向磁極6に吸収されてしまうため、主磁極5からの記録磁界が小さくなってしまい好ましくない。図15(A)、図15(B)のヘッドによっても、FGL磁化回転面内に印加される当該主磁極からの漏れ磁界成分を低減することが可能となり、記録動作中の安定なFGLの回転が得られ、記録媒体上に良好な記録パタンが形成され、情報記録装置における記録密度が増大できると同時に信頼性をも向上でき、結果としてコストを低減が達成された。
FIG. 15B shows a configuration example for forming a bypass magnetic path. A bypass
図16(A)、図16(B)を用いて、ヘッドスライダに対する磁気ヘッドの搭載位置と磁気ヘッド走行方向との関係について説明する。磁気ヘッドの磁気ヘッドスライダへの載置形態は2種類あり、1つは図16(A)に示すトレーリング側への配置、もう1つが図16(B)に示すリーディング側への配置である。ここで、トレーリング側、リーディング側は、記録媒体に対する磁気ヘッドスライダの相対的な移動方向によって決まり、記録媒体の回転方向が図16(A)及び図16(B)に示した向きと逆であれば、図16(A)がリーディング側への載置、図16(B)がトレーリング側への載置となる。なお原理的には、スピンドルモータの極性を逆にして記録媒体を逆向きに回転させれば、トレーリング側とリーディング側の関係を逆にすることが可能であるが、回転数を正確に制御する必要上、スピンドルモータの極性を変えるのは非現実的である。図15(A)、図15(B)のヘッドを用いた場合には、図16(A)(B)のどちらの配置を用いても、1平方インチ当たり2Tビットを超える記録密度の記録再生に十分な信号/ノイズ比とオーバーライト特性が得られた。 The relationship between the mounting position of the magnetic head with respect to the head slider and the magnetic head traveling direction will be described with reference to FIGS. There are two types of mounting modes of the magnetic head on the magnetic head slider, one is the arrangement on the trailing side shown in FIG. 16 (A) and the other is the arrangement on the leading side shown in FIG. 16 (B). . Here, the trailing side and the leading side are determined by the relative moving direction of the magnetic head slider with respect to the recording medium, and the rotation direction of the recording medium is opposite to the direction shown in FIGS. 16 (A) and 16 (B). If so, FIG. 16A shows placement on the leading side, and FIG. 16B shows placement on the trailing side. In principle, it is possible to reverse the relationship between the trailing side and the leading side if the polarity of the spindle motor is reversed and the recording medium is rotated in the opposite direction, but the rotational speed is accurately controlled. Therefore, it is unrealistic to change the polarity of the spindle motor. When the heads shown in FIGS. 15A and 15B are used, recording / reproduction with a recording density exceeding 2 Tbits per square inch is possible regardless of which arrangement shown in FIGS. 16A and 16B is used. A sufficient signal / noise ratio and overwrite characteristics were obtained.
図17、図18は、本発明による記録ヘッド及び記録媒体の第2の構成例を示す図である。 17 and 18 are diagrams showing a second configuration example of the recording head and the recording medium according to the present invention.
図17(A)〜(D)は、主磁極5をABS面から離れるに従い高周波磁界発生素子201から遠ざける記録ヘッドの第2の構成例を示す図である。図17(A)は、図11と同じ構成で、図17(B)〜(D)と比較できるように再度示した。図17(B)には、本実施例の磁気ヘッドの別の構成例を示す。図17(B)に示す磁気ヘッドにおいては、主磁極5の励磁用コイルが横向きでは無く上向きに巻かれている。本構成の磁気ヘッドの場合、図17(A)の構造に比べて励磁位置がより主磁極浮上面から離れるので、図17(A)に比べて主磁極5から発生する磁界は弱くなるが、コイル205の設置スペースに余裕があり、対向磁極6を素子高さ方向上部で主磁極5側に曲げて磁気的な回路を構成しないので、簡便な構造となり、安価なヘッドが生産可能となる。
FIGS. 17A to 17D are diagrams illustrating a second configuration example of the recording head that moves the main
図17(C)には、記録ヘッド部をリーディング側に配置し、再生ヘッド部をトレーリング側に配置したマイクロ波アシスト記録用磁気ヘッドの構成例を示す。図17(C)に示す構成の磁気ヘッドにおいては、主磁極5がリーディング側最端部に配置され、対向磁極6は主磁極5に対してトレーリング側に配置される。図17(C)に示した例では対向磁極6と再生センサ用シールドを共用しているが、分離しても構わない。励磁コイル205の巻線方向は、図17(B)と同様に上巻きであるが、図17(D)に示すように横巻きにしても良い。高周波励起電流が高周波磁界発生素子201に流れるようにするために、主磁極5と対向磁極6とは電気的に絶縁されている必要がある。
FIG. 17C shows a configuration example of a magnetic head for microwave assist recording in which the recording head portion is disposed on the leading side and the reproducing head portion is disposed on the trailing side. In the magnetic head configured as shown in FIG. 17C, the main
なお、図17(A)〜(D)に示す構成の記録ヘッド部は、図16(A)(B)のいずれの構造の磁気ヘッドスライダに実装することも可能である。また、高周波発生器201の積層順序は、図14(A)〜(D)に示したどの積層順序としても良い。
17A to 17D can be mounted on the magnetic head slider having any structure shown in FIGS. 16A and 16B. Further, the stacking order of the
図17(A)(C)(D)に示されたどの構造を用いてもほぼ同等の結果が得られたが、本実施例では、図17(C)を一例として、説明する。図18は、図17(C)の書込みヘッド部と用いた媒体の拡大図である。 Although almost the same results were obtained using any of the structures shown in FIGS. 17A, 17C, and 17D, this embodiment will be described using FIG. 17C as an example. FIG. 18 is an enlarged view of a medium used with the write head unit of FIG.
記録媒体7には、基板19上に、下部記録層18として磁気異方性磁界が2.4MA/m(30kOe)、膜厚が10nmのCoCrPt−SiOx層、上部記録層17として磁気異方性磁界が1.4kA/m(l7kOe)の6nm−(Co/Pt)−SiOx人工格子層を用いた。強磁性共鳴による吸収線幅の測定の結果、上部記録層17と下部記録層18のダンピングコンスタントαは、それぞれ0.20と0.02であった。Pt層やPd層があるとαを大きくでき、磁化反転速度を速めることができる。スパッタリングにより連続膜を形成した後、ナノインプリント技術により、トラック方向の長さが15nmでダウントラック方向が6nmの磁性体パタンを、トラックピッチ20.0nm、ビットピッチ8.0nmで配置するように作製した。パタン間の間隙21にはSiOxを埋包した。スピンスタンドを用い、ヘッド媒体相対速度20m/s、磁気スペーシング5nm、トラックピッチ20.0nmで記録を行い、さらにこれをシールド間隔12nmのGMRヘッドにより再生した。高周波励起電流を変化させて1590kFCIでの信号/ノイズ比を測定したところ、最大13.0dBが得られ、1平方インチ当たり4Tビットを超える記録密度の記録再生が十分達成可能であることがわかった。このときの高周波周波数は27.0GHzであった。比較の為に、パタン加工する前の媒体について、ヘッド媒体相対速度30m/s、磁気スペーシング5nm、27.0GHzで記録再生特性を測定したところ、1250kFCIでの信号/ノイズ比が13.0dBより大きくなったのは、トラックピッチ40nmを超えた場合であり、連続媒体においても、1平方インチ当たり1.5Tビットを超える記録密度の記録再生が十分達成可能であることが分かった。
The
本発明による実施例1、実施例2の各構成例に示された記録ヘッド及び記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んで、性能評価を行った。図19は本実施例の情報記録装置の全体構成を示す模式図であり、(A)は上面図、(B)はそのA−A′での断面図である。記録媒体101は回転軸受け104に固定され、モータ100により回転する。図19では3枚の磁気ディスク、6本の磁気ヘッドを搭載した例について示したが、磁気ディスクは1枚以上、磁気ヘッドは1本以上あれば良い。記録媒体101は、円盤状をしており、その両面に記録層を形成している。スライダ102は、回転する記録媒体面上を略半径方向移動し、先端部に磁気ヘッドを有する。サスペンション106は、アーム105を介してロータリアクチユエータ103に支持される。サスペンション106は、スライダ102を記録媒体101に所定の荷重で押しつける又は引き離そうとする機能を有する。磁気ヘッドの各構成要素を駆動するための電流はICアンプ113から配線108を介して供給される。記録ヘッド部に供給される記録信号や再生ヘッド部から検出される再生信号の処理は、リードライト用のチャネルIC112により実行される。また、情報処理装置全体の制御動作は、メモリ111に格納されたディスクコントロール用プログラムをプロセッサ110が実行することにより実現される。従って、本実施例の場合には、プロセッサ110とメモリ111とがいわゆるディスクコントローラを構成する。
The recording head and the recording medium shown in each configuration example of Example 1 and Example 2 according to the present invention were incorporated into a magnetic disk device, and performance evaluation was performed. 19A and 19B are schematic views showing the overall configuration of the information recording apparatus of the present embodiment. FIG. 19A is a top view, and FIG. 19B is a sectional view taken along line AA ′. The
l…垂直磁気異方性体、2…磁化高速回転体(FGL)、5…主磁極、6…対向磁極、7…記録媒体、8…磁束整流層、11…負の垂直磁気異方性体(SL)、12…金属非磁性スピン散乱体、13…対向磁極側磁束整流層、15…金属非磁性スピン伝導層、16…記録層、17…上部記録層、18…下部記録層、19…基板、20…下地層、100…モータ、101…記録媒体、102…スライダ、103…ロータリアクチユエータ、104…回転軸受け、105…アーム、106…サスペンション、108…配線、110…プロセッサ、111…メモリ、112…チャネルIC、113…ICアンプ、200…記録ヘッド、201…高周波磁界発生器、205…コイル、206…補助磁極、207…GMR素子、208…シールド膜、209…絶縁膜、210…上部シールド、211…バイパス磁路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Perpendicular magnetic anisotropy body, 2 ... Magnetization high speed rotary body (FGL), 5 ... Main magnetic pole, 6 ... Opposing magnetic pole, 7 ... Recording medium, 8 ... Magnetic flux rectification layer, 11 ... Negative perpendicular magnetic anisotropy body (SL), 12 ... Metal nonmagnetic spin scatterer, 13 ... Opposite magnetic pole side magnetic flux rectifying layer, 15 ... Metal nonmagnetic spin conducting layer, 16 ... Recording layer, 17 ... Upper recording layer, 18 ... Lower recording layer, 19 ... Substrate, 20 ... underlayer, 100 ... motor, 101 ... recording medium, 102 ... slider, 103 ... rotary actuator, 104 ... rotary bearing, 105 ... arm, 106 ... suspension, 108 ... wiring, 110 ... processor, 111 ...
Claims (6)
前記磁化高速回転体に印加される前記主磁極からの漏れ磁界のうち、前記磁化高速回転体の磁化回転面内に印加される成分を低減する構造をとることを特徴とする磁気記録ヘッド。 A main magnetic pole for generating a magnetization reversal magnetic field, an auxiliary magnetic pole, a counter magnetic pole, a magnetization high-speed rotating body disposed between the main magnetic pole and the counter magnetic pole, and means for supplying a direct current to the magnetization high-speed rotating body; A magnetic recording head for recording information by generating a high-frequency magnetic field from the magnetization high-speed rotating body to bring the magnetic recording medium into a magnetic resonance state and reversing magnetization by a magnetization reversal magnetic field from the main pole,
A magnetic recording head having a structure in which a component applied to a magnetization rotation surface of the high-speed magnetization rotator is reduced in a leakage magnetic field from the main magnetic pole applied to the high-speed magnetization rotator.
前記磁気記録ヘッドは請求項1〜5のいずれか1項記載の磁気ヘッドであることを特徴とする磁気記録装置。 A magnetic recording medium; a medium driving unit that drives the magnetic recording medium; a magnetic head including a magnetic recording head and a magnetic reproducing head; and a magnetic head driving unit that positions the magnetic head on the magnetic recording medium. ,
The magnetic recording apparatus according to claim 1, wherein the magnetic recording head is a magnetic head according to claim 1.
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