JP2015158956A - 磁気記録再生装置 - Google Patents

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Masayuki Takagishi
雅幸 高岸
岩崎　仁志
Hitoshi Iwasaki
仁志 岩崎
山田　健一郎
Kenichiro Yamada
健一郎 山田
洋介 礒脇
Yosuke Isowaki
洋介 礒脇
康祐 原田
Kosuke Harada
康祐 原田
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Abstract

【課題】再生の分解能を向上させた磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを含む磁気記録再生装置が提供される。磁気記録媒体は、複数のビットが設けられた記録面を含む。磁気ヘッドは、再生部を含む。再生部は、第１シールドと、第２シールドと、第１シールドと第２シールドとの間に設けられ磁化の方向が固定された第１磁性層と、第１磁性層と第２シールドとの間に設けられ磁化の方向が可変の第２磁性層と、第１シールドと第１磁性層との間に設けられ磁化の方向が可変の第３磁性層と、第２磁性層と第２シールドとの間に設けられ磁化の方向が可変の第４磁性層と、第１磁性層と第２磁性層との間に設けられた中間層と、第１シールドと第３磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、第４磁性層と前記第２シールドとの間に設けられた第２非磁性層と、を含む。第１シールドと第２シールドとの間の第１距離は、ビットの長さの３倍以上７倍以下である。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気記録再生装置に関する。
例えば、スピンバルブ構造を有する磁気ヘッドがハードディスクドライブに用いられた磁気記録再生装置がある。このような磁気記録再生装置において、記録媒体の線記録密度の向上に伴い、再生の分解能を向上させることが望まれる。
特開２００２−２１７４７３号公報
本発明の実施形態は、再生の分解能を向上させた磁気記録再生装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、磁気記録媒体と、磁気ヘッドと、を含む磁気記録再生装置が提供される。前記磁気記録媒体は、それぞれが記録情報に応じた磁化の方向を有する複数のビットが設けられた記録面を含む。前記磁気ヘッドは、前記記録面と対向する媒体対向面を有し、前記磁化の方向を検出する再生部を含む。前記再生部は、第１シールドと、前記媒体対向面に対して平行な第１方向において前記第１シールドと離間した第２シールドと、前記第１シールドと前記第２シールドとの間に設けられ、磁化の方向が固定された第１磁性層と、前記第１磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ、磁化の方向が可変の第２磁性層と、前記第１シールドと前記第１磁性層との間に設けられ、磁化の方向が可変の第３磁性層と、前記第２磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ、磁化の方向が可変の第４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、前記第１シールドと前記第３磁性層との間に設けられ、ルテニウム、銅及びタンタルの少なくともいずれかを含む第１非磁性層と、前記第４磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ、ルテニウム、銅及びタンタルの少なくともいずれかを含む第２非磁性層と、を含む。前記第１シールドと前記第２シールドとの間の第１距離は、前記第１方向に沿った前記複数のビットのそれぞれの長さの３倍以上７倍以下である。前記第１非磁性層の前記第１方向に沿った長さは、２ナノメートル以下である。
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドを示す模式図である。 第１の実施形態に係る磁気ヘッドの構成を示す模式的斜視図である。 第１の実施形態に係る磁気ヘッドを搭載するヘッドスライダの構成を示す模式的斜視図である。 磁気記録媒体を例示する模式図である。 図５は（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの特性を示す模式的断面図である。 磁気ヘッドの特性を示すグラフ図である。 磁気ヘッドの特性を示すグラフ図である。 磁気ヘッドの特性を示すグラフ図である。 磁気ヘッドの特性を示すグラフ図である。 磁気ヘッドの特性を示すグラフ図である。 磁気ヘッドの特性を示すグラフ図である。 磁気ヘッドの特性を示すグラフ図である。 図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの構成を示す模式的断面図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を示す模式的断面図である。 第３の実施形態に係る磁気記録再生装置の構成を示す模式的斜視図である。 図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録再生装置の一部の構成を示す模式的斜視図である。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
図１（ａ）は、模式的斜視図である。図１（ａ）においては、図を見易くするために、絶縁部分は省略され、要素の一部は互いに分離して描かれている。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図である。
図１（ａ）〜図１（ｃ）に表したように、再生部７０（磁気抵抗効果素子２１０）は、第１シールド７１と、第２シールド７２と、第１ハードバイアス層１０と、第２ハードバイアス層２０と、積層体３０と、を含む。第１ハードバイアス層１０は、第１シールド７１と第２シールド７２との間に設けられる。
本実施形態に係る磁気ヘッド１１０は、例えば、磁気記録媒体と供に、磁気記録再生装置に用いられる。
図２は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。
図３は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドを搭載するヘッドスライダの構成を例示する模式的斜視図である。
本実施形態に係る磁気ヘッドの構成の概要と動作の概要について図２及び図３を用いて説明する。
図２に表したように、磁気ヘッド１１０は、再生部７０（再生ヘッド部）を含む。この例では、磁気ヘッド１１０は、書き込み部６０（書き込みヘッド部）をさらに含む。再生部７０として、実施形態に係る磁気抵抗効果素子２１０が用いられる。
図２においては、再生部７０（磁気抵抗効果素子２１０）に含まれる要素の一部が省略されている。
書き込み部６０は、例えば、主磁極６１と、書き込み部リターンパス６２と、を含む。磁気ヘッド１１０において、書き込み部６０は、例えば、スピントルク発振子６３（ＳＴＯ：spin torque oscillator）などの、書き込み動作に関してアシストする部分をさらに含んでも良い。磁気ヘッド１１０において、書き込み部６０は、任意の構成を有することができる。
再生部７０には、例えば、積層体３０と、第１シールド７１と、第２シールド７２と、が設けられる。
再生部７０の各要素、及び、書き込み部６０の各要素は、図示しない、例えばアルミナなどの絶縁体により分離される。
図３に表したように、磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３に搭載される。ヘッドスライダ３には、例えばＡｌ２Ｏ３／ＴｉＣなどが用いられる。ヘッドスライダ３は、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、磁気記録媒体８０に対して相対的に運動する。
ヘッドスライダ３は、例えば、空気流入側３Ａと空気流出側３Ｂとを有する。磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ３の空気流出側３Ｂの側面などに配置される。これにより、ヘッドスライダ３に搭載された磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体８０の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体８０に対して相対的に運動する。
図２に表したように、磁気記録媒体８０は、例えば媒体基板８２と、媒体基板８２の上に設けられた磁気記録層８１と、を有する。磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５に沿って、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動する。例えば、媒体移動方向８５は、第１シールド７１から第２シールド７２へ向かう方向（第１方向）に対応する。
磁気記録層８１は、複数のビット８４を含む。すなわち、磁気記録媒体８０は、記録面８０ｓを有し、記録面８０ｓに複数のビット８４が設けられる。複数のビット８４の少なくとも一部は、例えば、媒体移動方向８５の方向において並ぶ。複数のビット８４のそれぞれは、記録情報に応じた磁化の方向を有する。ビット８４の媒体移動方向８５に沿った長さが、ビット長Ｌｂに対応する。すなわち、ビット長Ｌｂは、第１方向に沿った複数のビット８４のそれぞれの長さである。
ビット長は、例えば、再生信号とヘッド媒体の相対速度から確認することができる。または、ビット長Ｌｂは、例えば、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ：Magnetic Force Microscopy）を用いて確認することができる。
図４は、磁気記録媒体を例示する模式図である。
図４は、磁気記録媒体８０をＭＦＭを用いて観察した像の模式図である。このように、ビット長Ｌｂは、ＭＦＭを用いて磁気記録媒体８０を観察することにより、測定することができる。
ビット長Ｌｂは、例えば１０ナノメートル（ｎｍ）以上１００ｎｍ以下である。磁気ヘッド１１０によって検出されるビット８４のビット長Ｌｂのうち、最も短いビット長Ｌｂが最小ビット長Ｌｂｓである。最小ビット長Ｌｂｓは、例えば、６ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。例えば、磁気記録媒体８０の記録密度は、２テラビット／平方インチ以上である。
書き込み部６０から印加される磁界により、複数のビット８４のそれぞれにおいて、磁化８３が制御される。これにより書き込み動作が実施される。
再生部７０は、磁気記録層８１の磁化８３の方向を検出する。再生部７０は、磁化８３の方向を検出するときに磁気記録媒体８０に対向して配置される。再生部７０は、記録面８０ｓと対向する媒体対向面７０ｓ（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）を有する。磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５に沿って、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動する。これにより、再生動作が行われる。
第１シールド７１から第２シールド７２へ向かう積層方向（第１方向）をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直な１つの方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直でＹ軸方向に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。
第１方向は、例えば、媒体対向面７０ｓに対して平行な方向である。第２シールド７２は、第１方向において第１シールド７１と離間している。
第２ハードバイアス層２０は、第１シールド７１と第２シールド７２との間に設けられる。第２ハードバイアス層２０は、積層方向（第１方向）と交差する第２方向において、第１ハードバイアス層１０と離間する。第２方向は、例えば、Ｙ軸方向である。
ここで、「積層」とは、複数の層が互いに接して重ねられる状態の他に、間に別の層が挿入されて重ねられる場合も含む。
図１（ａ）〜図１（ｃ）に表したように、積層体３０は、第１シールド７１と第２シールド７２との間において、第１ハードバイアス層１０と第２ハードバイアス層２０との間に設けられる。積層体３０は、第１非磁性層３１ａと、第１干渉層３２ａと、磁化固定層３３と、中間層３７と、磁化自由層３４と、第２干渉層３２ｂと、第２非磁性層３１ｂと、を含む。
第１非磁性層３１ａは、第１シールド７１と第２シールド７２との間において、第１ハードバイアス層１０と第２ハードバイアス層２０との間に設けられる。第１干渉層３２ａ（第３磁性層）は、第１非磁性層３１ａと第２シールド７２との間に設けられる。磁化固定層３３（第１磁性層）は、第１干渉層３２ａと第２シールド７２との間に設けられる。中間層３７は、磁化固定層３３と第２シールド７２との間に設けられる。磁化自由層３４（第２磁性層）は、中間層３７と第２シールド７２との間に設けられる。第２干渉層３２ｂ（第４磁性層）は、磁化自由層３４と第２シールド７２との間に設けられる。第２非磁性層３１ｂは、第２干渉層３２ｂと第２シールド７２との間に設けられる。
すなわち、第１磁性層（磁化固定層３３）は、第１シールド７１と第２シールド７２との間に設けられる。第２磁性層（磁化自由層３４）は、第１磁性層と第２シールド７２との間に設けられる。第３磁性層（第１干渉層３２ａ）は、第１シールド層７１と第１磁性層との間に設けられる。第４磁性層（第２干渉層３２ｂ）は、第２磁性層と第２シールド７２との間に設けられる。中間層３７は、第１磁性層と第２磁性層との間に設けられる。第１非磁性層３１ａは、第１シールド７１と第３磁性層との間に設けられる。第２非磁性層３１ｂは、第４磁性層と第２シールド７２との間に設けられる。
すなわち、ハードバイアス層（第１ハードバイアス層１０及び第２ハードバイアス層２０）は、前記第１シールド７１と前記第２シールド７２との間において前記第１方向に対して垂直な平面内で磁化自由層３４と並置される。
例えば、磁気抵抗効果素子２１０が磁気ヘッドに応用される場合、磁気抵抗効果素子２１０には、媒体対向面７０ｓが設定される。積層体３０の下面３０ａは、媒体対向面７０ｓの側の面である。媒体対向面７０ｓに、図示しない保護膜などが設けられても良い。例えば、保護膜には、非磁性材料であるカーボンを用いても良い。保護膜の厚さは、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）以上３ｎｍ以下とされる。
本具体例では、Ｘ軸方向は、媒体対向面７０ｓに対して平行である。このとき、「平行」は、Ｘ軸方向と媒体対向面７０ｓとが厳密に平行である場合の他に、Ｘ軸方向が媒体対向面７０ｓに対して小さい角度で傾斜している場合も含む。例えば、Ｘ軸方向は、媒体対向面７０ｓに対してプラスマイナス１０度以下で傾斜していても良い。なお、Ｘ軸方向は第１方向に一致する。
磁化固定層３３には、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ＦｅＣｏ合金、ＦｅＮｉ合金またはＨｅｕｓｌｅｒ合金などの強磁性材料を用いることができる。磁化固定層３３の厚さ（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とされる。磁化固定層３３の磁化の方向は、固定されている。
磁化自由層３４には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ合金、ＦｅＮｉ合金またはＨｅｕｓｌｅｒ合金などの強磁性材料を用いることができる。磁化自由層３４の厚さ（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とされる。磁化自由層３４の磁化の方向は、可変である。
前記第１干渉層３２ａ及び前記第２干渉層３２ｂの少なくともいずれかは、鉄、コバルト、ニッケル、鉄コバルト合金及び鉄ニッケル合金の少なくともいずれか１つを含む。第１干渉層３２ａは、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ合金及びＦｅＮｉ合金の少なくともいずれかを含む。第２干渉層３２ｂは、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ合金及びＦｅＮｉ合金の少なくともいずれかを含む。第１干渉層３２ａの厚さ（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば、４ｎｍ以上２０ｎｍ以下とされる。第１干渉層３２ａ及び第２干渉層３２ｂは、例えば、軟磁性である。第１干渉層３２ａの磁化の方向及び第２干渉層３２ｂの磁化の方向は、外部磁界に応じて変化する。
第１非磁性層３１ａは、ルテニウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）及びタンタル（Ｔａ）の少なくともいずれかを含む。第２非磁性層３１ｂは、Ｒｕ、Ｃｕ及びＴａの少なくともいずれかを含む。例えば、第１非磁性層３１ａ及び第２非磁性層３１ｂには、ＲｕまたはＣｕが用いられる。第１非磁性層３１ａの厚さ（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば、０．４ｎｍ以上２ｎｍ以下である。第２非磁性層３１ｂの厚さは、例えば、０．４ｎｍ以上２ｎｍ以下である。これらの非磁性層は、例えば、導電性である。
第１干渉層３２ａと、磁化自由層３４とは、磁気的に強く結合する。第１干渉層３２ａは、第１シールド７１と、磁気的にゆるく結合する。第１干渉層３２ａの磁化と第１シールド７１の磁化との交換結合エネルギーの絶対値は、例えば、０．０５エルグ／平方センチメートル（ｅｒｇ／ｃｍ２）以上０．２ｅｒｇ／ｃｍ２以下である。第１干渉層３２ａと、第１シールド７１との間の距離は、例えば、０．４ｎｍ以上２ｎｍ以下である。第１非磁性層３１ａによって、例えば、第１干渉層３２ａと第１シールド７１との交換結合の強度が調整される。
第２干渉層３２ｂと、磁化自由層３４とは、静磁気的に結合する。第２干渉層３２ｂは、第２シールド７２と、磁気的にゆるく結合されている。第２干渉層３２ｂの磁化と第２シールド７２の磁化との交換結合エネルギーの絶対値は、例えば、０．０５ｅｒｇ／ｃｍ２以上０．２ｅｒｇ／ｃｍ２以下である。第２干渉層３２ｂと、第２シールド７２との間の距離は、例えば、０．４ｎｍ以上２ｎｍ以下である。第２非磁性層３１ｂによって、例えば、第２干渉層３２ｂと第２シールド７２との交換結合が調整される。
中間層３７は、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｏ、Ｃｕ及びＲｕの少なくともいずれかを含む。
磁気抵抗効果素子２１０は、例えば、スピンバルブ構造である。この例では、トンネル磁気抵抗効果（Tunnel Magneto-Resistive effect:TMR）を利用している。磁気抵抗効果素子２１０の構造には、積層体３０の積層方向に電流を流す（Current Perpendicular-to-Plane：CPP）ＣＰＰ−ＴＭＲが用いられる。
具体的には、磁気抵抗効果素子２１０の電気抵抗によって、記録信号を検出する。第１シールド７１及び第２シールド７２を介して磁化自由層３４に電圧が印加される。第１非磁性層３１ａと、第１干渉層３２ａと、磁化固定層３３と、第２干渉層３２ｂと、第２非磁性層３１ｂと、を介して磁化自由層３４に電流が通電される。磁化８３の方向によって、磁化自由層３４の磁化の方向が変化する。これにより、磁気抵抗効果素子２１０の電気抵抗が変化する。磁気抵抗効果素子２１０における抵抗を検出することで、磁気記録媒体８０の磁化８３の方向を検出し、再生動作が実施される。
例えば、Ｚ軸方向は、ハイト方向である。Ｘ軸方向は、例えば、磁気記録媒体８０の記録トラック進行方向（ダウントトラック方向、媒体移動方向８５）に沿う。Ｙ軸方向は、例えば、磁気記録媒体８０の記録トラック幅方向（トラック幅方向）に沿う。トラック幅方向は、ビット幅を規定する。なお、書き込み部６０は、再生部７０と、例えば、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。例えば、媒体移動方向８５は、再生を行う磁気記録媒体８０の相対位置によって、Ｘ軸方向に対してプラスマイナス２０度以下で傾いている場合がある。従って、このときの「沿う」は、Ｘ軸方向が、媒体移動方向８５に対して厳密に平行である場合の他に、例えばプラスマイナス２０度以下で傾いている場合を含む。
例えば、第１シールド７１は、第２シールド７２側の第１シールド面７１ａを有する。第２シールド７２は、第１シールド７１側の第２シールド面７２ａを有する。第１シールド面７１ａと第２シールド面７２ａとの間の距離（第１シールド７１と第２シールド７２との間の距離）は、ギャップ長Ｌｇ（第１距離）に相当する。例えば、積層体３０のＸ軸方向に沿った長さは、ギャップ長Ｌｇに相当する。実施形態においては、ギャップ長Ｌｇは、ビット長Ｌｂの３倍以上７倍以下とされる。例えば、ギャップ長Ｌｇは、最小ビット長Ｌｂｓの３倍以上７倍以下とされる。
本発明の実施形態においては、既に説明したように、第１干渉層３２ａと第２干渉層３２ｂとが設けられる。これにより、再生の分解能を向上させた磁気記録再生装置が提供できる。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る磁気ヘッドの特性を例示する模式的断面図である。
図５（ａ）に表したように、この例では、磁気記録層８１のギャップ長Ｌｇは、ビット長Ｌｂの３倍である。例えば、ビット長Ｌｂは、最小ビット長Ｌｂｓである。すなわち、積層体３０の下面３０ａは、３つのビット８４と対向する。
例えば、第１ビット８４ａが、第１干渉層３２ａとＺ軸方向において離間して配置される。第２ビット８４ｂが、第２干渉層３２ｂとＺ軸方向において離間して配置される。第１ビット８４ａと第２ビット８４ｂとの間に第３ビット８４ｃが配置される。
第１ビット８４ａにおける第１ビット磁化８３ａの方向と、第３ビット８４ｃにおける第３ビット磁化８３ｃの方向と、の角度は、例えば、１８０度である。第２ビット８４ｂにおける第２ビット磁化８３ｂの方向と、第３ビット磁化８３ｃの方向と、の角度は、例えば、１８０度である。これらの角度は、厳密に１８０度である場合の他に、例えばプラスマイナス２０度以下で傾いている場合を含む。
第１ビット磁化８３ａの方向、第２ビット磁化８３ｂの方向、及び、第３ビット磁化８３ｃの方向は、例えば、Ｚ軸方向に沿う。
第１干渉層３２ａ及び第２干渉層３２ｂは、例えば、軟磁性である。第１干渉層３２ａにおける第１干渉磁化３２ａｍの方向は、第１ビット磁化８３ａの方向に沿う。第２干渉層３２ｂにおける第２干渉磁化３２ｂｍの方向は、第２ビット磁化８３ｂの方向に沿う。磁化自由層３４における磁化（自由磁化３４ｍ）は、第３ビット磁化８３ｃの方向に沿う。このときの「沿う」は、磁化の方向が、Ｚ軸方向に対して厳密に平行である場合の他に、例えばプラスマイナス２０度以下で傾いている場合を含む。
第１干渉磁化３２ａｍ及び第２干渉磁化３２ｂｍによって生じる静磁界から、自由磁化３４ｍの方向は、干渉を受ける。この例では、静磁界干渉によって、自由磁化３４ｍの方向が第３ビット磁化８３ｃの方向に沿うことが助長される。これにより、再生部７０によって検出される出力が向上する。
図５（ｂ）に表したように、この例では、磁気記録層８１のビット長Ｌｂは、ギャップ長Ｌｇよりも大きい。ビット長Ｌｂは、例えば、ギャップ長Ｌｇの３倍以上である。積層体３０の下面３０ａは、１つのビット８４と対向する。第４ビット８４ｄが、積層体３０のとＺ軸方向において離間して配置される。
第１干渉磁化３２ａｍの方向、第２干渉磁化３２ｂｍの方向、及び、自由磁化３４ｍの方向は、例えば、第４ビット磁化８３ｄの方向に沿う。このときの「沿う」は、磁化の方向が、Ｚ軸方向に対して厳密に平行である場合の他に、例えばプラスマイナス２０度以下で傾いている場合を含む。
第１干渉磁化３２ａｍ及び第２干渉磁化３２ｂｍによって生じる静磁界から、自由磁化３４ｍの方向は、干渉を受ける。この例では、静磁界干渉によって、自由磁化３４ｍの方向が第４ビット磁化８３ｄの方向に沿うことが阻害される。これにより、再生部７０によって検出される出力は、低下する。
実施形態にかかる磁気記録再生装置においては、図５（ａ）に表したような、ビット長Ｌｂが、ギャップ長Ｌｇに対して、比較的短い場合において、出力を大きくすることができ、再生の分解能を向上させることができる。
図６は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図６は、実施形態に係る磁気記録再生装置に用いられる磁気ヘッド１１０、及び、参考例の磁気ヘッド１１９の出力を示している。これらのデータは、シミュレーションによって得られる。
図６の横軸は、線記録密度Ｄｒ（ｋＦＣＩ：kilo flux changes per inch）である。例えば、線記録密度Ｄｒは、再生部７０によって信号が検出される周波数と対応する。線記録密度Ｄｒが高くなると、周波数が高くなる。線記録密度Ｄｒは、ビット長Ｌｂに依存する。例えば、線記録密度Ｄｒが２０００ｋＦＣＩにおけるビット長Ｌｂが、最小ビット長Ｌｂｓに相当する。ただし、最小ビット長Ｌｂｓ及び線記録密度Ｄｒは、これに限らない。例えば、線記録密度Ｄｒは、２０００ｋＦＣＩよりも大きくてもよく、小さくてもよい。
図５（ａ）に表した例では、ビット長Ｌｂはギャップ長Ｌｇに対して比較的短い。このとき、例えば、線記録密度Ｄｒは高く、検出の周波数は高い。図５（ｂ）に表した例では、ビット長Ｌｂはギャップ長Ｌｇに対して比較的長い。このとき、例えば、線記録密度Ｄｒは低く、検出の周波数は低い。
図６の縦軸は、再生部７０によって検出された出力Ｖｏ（ミリボルト・ピーク・ピーク）である。出力Ｖｏは、例えば一定の線密度で記録された媒体を再生した際に得られる電気信号波形において、極大値（正ピーク）の平均値と、極小値（負ピーク）の平均値と、の電位差（ミリボルト）である。
参考例の磁気ヘッド１１９においても、第１シールド、第２シールド、磁化自由層、中間層及び磁化固定層が設けられる。磁気ヘッド１１９には、第１干渉層３２ａ、第２干渉層３２ｂ、第１非磁性層３１ａ及び第２干渉層３２ｂが設けられない。磁気ヘッド１１９のこれ以外の構成は、磁気ヘッド１１０と同様である。
中域周波数領域（例えば、線記録密度Ｄｒが５００ｋＦＣＩ以上１５００ｋＦＣＩ以下）において、磁気ヘッド１１０の出力Ｖｏは、参考例の磁気ヘッド１１９の出力Ｖｏよりも高い。低周波数領域（例えば、線記録密度Ｄｒが５００ｋＦＣＩ以下）において、磁気ヘッド１１０の出力Ｖｏは、参考例の磁気ヘッド１１９の出力Ｖｏよりも低い。磁気ヘッドに干渉層を設ける。これにより、中域周波数の出力が強調され、再生の分解能を向上させることができる。
図７は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図７は、磁気ヘッド１１０及び１２０のノイズを示している。これらのデータはシミュレーションによって得られる。図７の横軸は線記録密度Ｄｒである。図７の縦軸は、ノイズＮ１（Ｖｒｍｓ／√（ＦＣＩ））である。
図７に表したように、磁気ヘッド１１０においては、低周波数領域におけるノイズが減少し、中域周波数におけるノイズが増加する。例えば、線記録密度Ｄｒが５００ｋＦＣＩ以下の領域において、磁気ヘッド１１０のノイズＮ１は、磁気ヘッド１１９のノイズＮ１よりも小さい。例えば、線記録密度Ｄｒが８００ｋＦＣＩ以上の領域において、磁気ヘッド１１０のノイズＮ１は、磁気ヘッド１１９のノイズＮ１よりも大きい。
例えば、磁気ヘッドの読み取り（信号検出）誤り率は、中域周波数以上の周波数における出力Ｖｏに依存する。また、読み取り誤り率は、低域周波数から高域周波数におけるノイズの積分値に依存する。
磁気ヘッド１１０のノイズの積分値は、磁気ヘッド１１９のノイズの積分値よりも小さい。さらに、中域周波数以上の周波数においては、磁気ヘッド１１０の出力Ｖｏは、磁気ヘッド１１９の出力Ｖｏよりも大きい。これにより、磁気ヘッド１１０において、再生特性及びＳＮ比（信号雑音比）が大幅に向上する。
このように、磁気ヘッド１１０においては、ビット長Ｌｂに対するギャップ長Ｌｇ（トータル厚み）によって、出力は影響を受ける。ビット長Ｌｂに対するギャップ長Ｌｇは、出力が強調される線記録密度Ｄｒ（周波数）との相関が強い。
図８は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図８は、実施形態に係る磁気ヘッド１１１、１１２及び１１３と、参考例の磁気ヘッド１１９の出力を示している。図８の縦軸は、出力Ｖｏ（ｍＶ）であり、図８の横軸は、線記録密度ＤｒｋＦＣＩである。
磁気ヘッド１１１、１１２及び１１３のそれぞれには、磁気ヘッド１１０について説明した構成を適用できる。
磁気ヘッド１１１においては、ギャップ長Ｌｇは、最小ビット長Ｌｂｓの４倍である。磁気ヘッド１１２においては、ギャップ長Ｌｇは、最小ビット長Ｌｂｓの５倍である。磁気ヘッド１１３においては、ギャップ長Ｌｇは、最小ビット長Ｌｂｓの７倍である。
この例では、最大線記録密度は、２０００ｋＦＣＩである。すなわち、線記録密度Ｄｒが２０００ｋＦＣＩである場合におけるビット長Ｌｂが、最小ビット長Ｌｂｓに相当する。
図５（ａ）において説明したように、ギャップ長Ｌｇがビット長Ｌｂの３倍程度になったときに、出力が強調される。ギャップ長Ｌｇの１／３倍程度のビット長Ｌｂに対応する線記録密度Ｄｒにおける出力Ｖｏが強調される。
ギャップ長Ｌｇが最小ビット長Ｌｂｓの４倍である場合、最小ビット長Ｌｂｓの４／３倍のビット長Ｌｂにおける出力Ｖｏが強調される。すなわち、磁気ヘッド１１１においては、最大線記録密度の３／４倍の線記録密度における出力Ｖｏが強調される。
ギャップ長Ｌｇが最小ビット長Ｌｂｓの５倍である場合、最小ビット長Ｌｂｓの５／３倍のビット長Ｌｂにおける出力Ｖｏが強調される。すなわち、磁気ヘッド１１２においては、最大線記録密度の３／５倍の線記録密度における出力Ｖｏが強調される。
ギャップ長Ｌｇが最小ビット長Ｌｂｓの７倍である場合、最小ビット長Ｌｂｓの７／３倍のビット長Ｌｂにおける出力Ｖｏが強調される。すなわち、磁気ヘッド１１３においては、最大線記録密度の３／７倍の線記録密度における出力Ｖｏが強調される。
図９は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図９は、ギャップ長Ｌｇに対する読み取り誤り率ＢＥＲの依存性を示している。例えば、磁気ヘッド１１０において、ビット長Ｌｂ（例えば、最小ビット長Ｌｂｓ）に対するギャップ長Ｌｇを変化させる。図９の横軸は、ギャップ長Ｌｇとビット長Ｌｂとの比Ｒｇである。すなわち、比Ｒｇ＝（ギャップ長Ｌｇ）／（ビット長Ｌｂ）である。図９の縦軸は、読み取り誤り率ＢＥＲの対数である。
図９に表したように、比Ｒｇが、例えば３以上７以下の領域において、読み取り誤り率ＢＥＲが急激に小さくなる。このように、ギャップ長Ｌｇをビット長Ｌｂの３倍〜７倍程度とする。これにより、干渉層（第１〜２干渉層３２ａ、３２ｂ）によって出力が強調される周波数と、読み取り誤り率ＢＥＲに影響を与える出力の周波数と、が一致する。読み取り誤り率が急激に改善する。
第１及び第２干渉層３２ａ、３２ｂの磁気膜厚をある程度大きくする。これにより、第１干渉層３２ａと磁化自由層３４との結合、及び、第２干渉層３２ｂと磁化自由層３４との結合が強くなる。磁気膜厚は、ある膜（層）の厚さと、飽和磁化との積である。
図１０は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図１０は、磁気ヘッド１１４、１１５及び１１９の出力Ｖｏの孤立再生波形を示している。図１０の横軸は、ダウントラック方向に沿った位置Ｐｏである。この例では、位置Ｐｏが１００ｎｍから１５０ｎｍの間において、出力の符号が変化する位置が、媒体磁化遷移位置Ｐｔ（磁気記録媒体８０の磁化が遷移する位置）に対応する。位置Ｐｔ付近の領域が、媒体遷移領域Ｒｔである。例えば、媒体遷移領域Ｒｔは、位置Ｐｏが１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の領域である。
磁気ヘッド１１４には、磁気ヘッド１１０について説明した構成を適用できる。磁気ヘッド１１４においては、第１干渉層３２ａの磁気膜厚は、磁化自由層３４の磁気膜厚の３倍である。第２干渉層３２ｂの磁気膜厚は、磁化自由層３４の磁気膜厚の３倍である。
磁気ヘッド１１５には、磁気ヘッド１１０について説明した構成を適用できる。磁気ヘッド１１５においては、第１干渉層３２ａの磁気膜厚は、磁化自由層３４の磁気膜厚の４倍である。第２干渉層３２ｂの磁気膜厚は、磁化自由層３４の磁気膜厚の４倍である。
図１０に表したように、参考例の磁気ヘッド１１９においては、例えば、位置Ｐｏが２５０ｎｍの付近で出力Ｖｏは、ほぼ一定（ベースライン）である。ベースラインの出力は、例えば、ほぼ一様な磁界に対する出力に対応する。媒体遷移領域Ｒｔにおいて急激に出力が変化する。位置Ｐｔにおいてゼロとなる。磁気ヘッド１１９における孤立再生波形は、ほぼ方形波型である。
磁気ヘッド１１４及び磁気ヘッド１１５においては、磁化自由層３４の磁化は、第１干渉層３２ａの磁化及び第２干渉層３２ｂの磁化から干渉を受ける。これにより、ベースラインの出力（例えば、位置Ｐｏが２５０ｎｍにおける出力）の絶対値が小さくなる。磁気ヘッド１１４におけるベースラインの出力の絶対値は、磁気ヘッド１１９におけるベースラインの出力の絶対値よりも小さい。磁気ヘッド１１５におけるベースラインの出力の絶対値は、磁気ヘッド１１９におけるベースラインの出力の絶対値よりも小さい。
例えば、干渉層の磁気膜厚が磁化自由層３４の磁気膜厚の３倍である磁気ヘッド１１４においては、磁気記録媒体８０からの一様な磁界は、干渉層からの磁界によって、キャンセルされる場合がある。例えば、磁気ヘッド１１４のベースラインの出力の絶対値は、ゼロに近い値となる。
干渉層の磁気膜厚が磁化自由層３４の磁気膜厚の３倍以上となると、ベースラインでの出力が反転する。すなわち、干渉層の磁気膜厚が磁化自由層３４の磁気膜厚の４倍である磁気ヘッド１１５におけるベースラインの出力の符号は、磁気ヘッド１１９におけるベースラインの出力の符号と、逆になる。
例えば、干渉層の磁気膜厚を磁化自由層３４の磁気膜厚の４倍以上とすると、ベースラインにおける出力の値と、媒体遷移領域Ｒｔにおける出力の最大値と、がほぼ同じになる場合がある。高密度で波形同士の干渉が大きくなった時に、読み取り誤り率ＢＥＲに大きな影響を及ぼしてしまう場合がある。
図１１は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図１１は、干渉層の磁気膜厚と、読み取り誤り率ＢＥＲと、の関係を示している。図１１の横軸は、第１干渉層３２ａの磁気膜厚と、磁化自由層３４の磁気膜厚と、の膜厚比Ｒｍである。すなわち、膜厚比Ｒｍ＝（第１干渉層３２ａの磁気膜厚）／（磁化自由層３４の磁気膜厚）である。この例においては、第２干渉層３２ｂの磁気膜厚は、第１干渉層３２ａの磁気膜厚と、同じに設定されている。
図１１に表したように、膜厚比Ｒｍが２以上４以下の領域において読み取り誤り率ＢＥＲが小さい。実施形態においては、第１干渉層３２ａの磁気膜厚は、例えば、磁化自由層３４の磁気膜厚の２倍以上４倍以下とされる。第２干渉層３２ｂの磁気膜厚は、例えば、磁化自由層３４の磁気膜厚の２倍以上４倍以下とされる。これにより、読み取り誤り率ＢＥＲを大きく改善させることができる。再生の分解能を向上させることができる。
第１干渉層３２ａの磁化、及び第２干渉層３２ｂの磁化は、バイアス磁界によって、例えば、ゆるく固定される。これにより、例えば、大きなノイズの発生を抑制し、読み取り誤り率ＢＥＲの急激な悪化を抑制することができる。
例えば、第１ハードバイアス層１０及び第２ハードバイアス層２０からのバイアス磁界が、第１干渉層３２ａ及び第２干渉層３２ｂにかかる。これにより、第１干渉層３２ａの磁化、及び第２干渉層３２ｂの磁化はゆるく固定される。しかし、干渉層が大きな磁気膜厚を有している場合、干渉層がシールド（第１または第２シールド７１、７２）に近いためバイアス磁界がシールド方向に流れる。十分にバイアス磁界が干渉層に印加されない場合がある。第１ハードバイアス層１０及び第２ハードバイアス層２０による固定だけでは不十分な場合がある。
第１干渉層３２ａと、第１シールド７１とを磁気的に結合する。第２干渉層３２ｂと、第２シールド７２と、を磁気的に結合する。これにより、第１干渉層３２ａの磁化、及び第２干渉層３２ｂの磁化を、十分に固定することができる。
図１２は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図１２は、第１非磁性層３１ａの厚さ３１ｔと、交換結合エネルギーＪ１の関係を例示している。図１２の縦軸は、第１干渉層３２ａと第１シールド７１との交換結合エネルギーＪ１（ｅｒｇ／ｃｍ２）である。
第１非磁性層３１ａにＲｕを用いた場合に、交換結合は、強磁性的または反強磁性的である。第１非磁性層３１ａにＣｕを用いた場合に、交換結合は、例えば反強磁性的である。図１２に表したように、Ｒｕを用いた場合の交換結合エネルギーＪＲｕは、第１非磁性層３１ａの厚さ３１ｔが２ｎｍ以上において、小さい。Ｃｕを用いた場合の交換結合エネルギーＪＣｕは、第１非磁性層３１ａの厚さ３１ｔが２ｎｍ以上において、小さい。実施形態においては、第１非磁性層３１ａの厚さは、２ｎｍ以下とする。
一方、交換結合エネルギーＪ１が大きすぎる場合には、第１干渉層３２ａと第１シールド７１との結合が強くなりすぎる。例えば、第１干渉層３２ａの磁化と第１シールド７１の磁化とが一体とみなされる場合がある。この場合には、磁気ヘッドの出力が干渉層の磁化によって強調されにくい。例えば、交換結合エネルギーＪ１の絶対値は、０．０５以上０．２以下が好ましい。
第１非磁性層３１ａの厚さは、例えば、０．４ｎｍ以上２ｎｍ以下とされる。同様に、第２非磁性層３１ｂの厚さも、例えば、０．４ｎｍ以上２ｎｍ以下とされる。第１非磁性層３１ａの厚さ及び第２非磁性層３１ｂの厚さは、用いられる材料と、交換結合エネルギーＪ１とを考慮して設定されることが好ましい。例えば、第１非磁性層３１ａにＲｕを用いた場合には、第１非磁性層３１ａの厚さは、１．６ｎｍ以上１．９ｎｍ以下とすることが好ましい。例えば、第１非磁性層３１ａにＣｕを用いた場合には、第１非磁性層３１ａの厚さは、１．０ｎｍ以上１．１ｎｍ以下、または、１．２ｎｍ以上１．７ｎｍ以下とすることが好ましい。これにより、磁化自由層３４の磁化が第１干渉層３２ａの磁化及び第２干渉層３２ｂの磁化によって干渉を受け、磁気ヘッド１１０の出力が強調される。再生の分解能を向上させることができる。
（第２の実施形態）
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドの構成を例示する模式的断面図である。
第２の実施形態に係る磁気ヘッド１１６には、例えば、磁気抵抗効果素子２１０に代えて、磁気抵抗効果素子２１１、２１２または２１３のいずれかが搭載される。磁気ヘッド１１６のこれ以外の構成は、磁気ヘッド１１０と同様である。磁気抵抗効果素子２１１、２１２及び２１３について説明する。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に表したように、磁気抵抗効果素子２１１においても、第１シールド７１、第２シールド７２、第１ハードバイアス層１０、第２ハードバイアス層２０、第１非磁性層３１ａ、第２非磁性層３１ｂ、第１干渉層３２ａ、第２干渉層３２ｂ、磁化固定層３３、磁化自由層３４、及び中間層３７が設けられる。これらについては、磁気抵抗効果素子２１０において説明した構成が適用できる。
磁気抵抗効果素子２１１においては、さらに、シード層３５、反強磁性層３６、磁性層３６ａ、Ｒｕ層３６ｂ、及び、キャップ層３８が設けられる。例えば、磁性層３６ａと磁化固定層３３とは、Ｒｕ層３６ｂを挟んで反強磁性的に強く結合している。
シード層３５は、第１干渉層３２ａと磁化固定層３３との間に設けられる。シード層３５は、例えば、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｆｅ及びクロム（Ｃｒ）の少なくともいずれかを含む。シード層３５の厚さ（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
反強磁性層３６は、シード層３５と磁化固定層３３との間に設けられる。反強磁性層３６は、例えば、白金（Ｐｔ）、マンガン（Ｍｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）及びロジウム（Ｒｈ）の少なくともいずれか１つを含む。反強磁性層３６には、例えば、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎなどの反強磁性材料を用いることができる。反強磁性層３６の磁化によって、磁化固定層３３の磁化が固定される。
磁性層３６ａは、反強磁性層３６と、磁化固定層３３との間に設けられる。磁性層３６ａには、例えば、ＣｏＦｅ合金層が用いられる。Ｒｕ層３６ｂは、磁性層３６ａと磁化固定層３３との間に設けられる。
キャップ層３８は、磁化自由層３４と第２干渉層３２ｂとの間に設けられる。キャップ層３８は、例えば、Ｒｕ及びＴａの少なくともいずれかを含む。キャップ層３８の厚さ（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、例えば、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
キャップ層３８には、例えば、Ｒｕが用いられる。第２シールド７２におけるよりも磁化が動きやすい第２干渉層３２ｂと、磁化自由層３４との間にＲｕが配置される。Ｒｕは、スピン拡散長が極端に短い。これにより、第２干渉層３２ｂと磁化自由層３４との間の磁気抵抗効果が抑制される。同様にシード層にＲｕを用いた場合には、第１干渉層３２ａと磁化自由層３４との間の磁気抵抗効果が抑制される。
次に、磁気抵抗効果素子２１２について説明する。磁気抵抗効果素子２１２は、磁気記録媒体８０ａに記録された磁化の方向を検出する。磁気記録媒体８０ａの記録密度は、平方インチあたり１テラビットである。線記録密度Ｄｒは、２０００ｋＢＰＩである。最小ビット長Ｌｂｓは、１２．３ｎｍである。これ以外の磁気記録媒体８０ａの構成は、磁気記録媒体８０と同様である。
磁気抵抗効果素子２１２には、磁気抵抗効果素子２１１についてした説明した構成と同様の構成を適用することができる。
磁気抵抗効果素子２１２において、第１非磁性層３１ａには、Ｒｕが用いられる。第１非磁性層３１ａの厚さは、１．７ｎｍである。
第１干渉層３２ａにおいては、ＣｏＦｅ合金層とＮｉＦｅ合金層とが積層されている。ＮｉＦｅ合金層と第１非磁性層３１ａの間にＣｏＦｅ合金層が設けられる。ＣｏＦｅ合金の厚さは、５ｎｍである。ＮｉＦｅ合金層の厚さは、１０ｎｍである。
磁気抵抗効果素子２１２のシード層３５においては、Ｒｕ層とＮｉＦｅＣｒ合金層とが積層されている。Ｒｕ層は、ＮｉＦｅＣｒ合金層と、第１干渉層３２ａとの間に設けられる。Ｒｕ層の厚さは、１ｎｍである。ＮｉＦｅＣｒ合金層の厚さは、２ｎｍである。
反強磁性層３６には、ＩｒＭｎ層が用いられる。ＩｒＭｎ層の厚さは、５ｎｍである。磁性層３６ａには、ＣｏＦｅ層が用いられる。磁性層３６ａ層の厚さ（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、３ｎｍであり、Ｒｕ層３６ｂの厚さ（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、０．７ｎｍである。
中間層３７にはＣｕが用いられる。中間層３７の厚さ（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、２．５ｎｍである。
磁化自由層３４には、ＦｅＣｏ合金層及びＮｉＦｅ合金層が用いられる。磁化自由層３４の厚さは、５ｎｍである。
キャップ層３８には、ＲｕとＴａが用いられる。キャップ層３８の厚さは４ｎｍである。
第２干渉層３２ｂにおいては、ＮｉＦｅ合金層とＣｏＦｅ合金層とが積層されている。ＣｏＦｅ合金層とキャップ層３８との間にＮｉＦｅ合金層が設けられる。ＮｉＦe合金層の厚さは、１０ｎｍである。ＣｏＦｅ合金層の厚さは、５ｎｍである。
第２非磁性層３１ｂには、Ｒｕが用いられる。第２非磁性層３１ｂの厚さは、１．７ｎｍである。
磁気抵抗効果素子２１２の高さ（Ｚ軸方向に沿った長さ）は、例えば、３０ｎｍである。磁気抵抗効果素子２１２の幅（Ｙ軸方向に沿った長さ）は、例えば、３０ｎｍである。磁気抵抗効果素子２１２の構造は、ＣＣＰ−ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive effect）を用いたスピンバルブ構造である。ＣＣＰ−ＧＭＲを用いたスピンバルブ素子は、ＴＭＲを用いた素子に比べて、出力が低い場合がある。しかし、磁気抵抗効果素子２１２においては、干渉層を設けたことにより、干渉層を設けない場合（ギャップ長Ｌｇは、２７ｎｍ）に比べて、ＳＮ比が４．４ｄＢ改善する。
干渉層の平均飽和磁束密度は、１．２７テスラとなり、磁気膜厚は、１９．０ｎｍＴである。磁化自由層３４の磁気膜厚は、６．３ｎｍＴである。膜厚比Ｒｍは、３．０である。ギャップ長Ｌｇは、５８．２ｎｍであり、最小ビット長Ｌｂｓは、１２．３ｎｍである。比Ｒｇは、４．７３である。この場合、干渉層の磁化によって出力が大きくなり、再生の分解能が向上する。
次に、磁気抵抗効果素子２１３について説明する。磁気抵抗効果素子２１３は、磁気記録媒体８０ｂに記録された磁化の方向を検出する。磁気記録媒体８０ｂの記録密度は、平方インチあたり２テラビットである。線記録密度Ｄｒは、２９４０ｋＢＰＩである。最小ビット長Ｌｂｓは、１０ｎｍである。これ以外の磁気記録媒体８０ｂの構成は、磁気記録媒体８０と同様である。
磁気抵抗効果素子２１３には、磁気抵抗効果素子２１１についてした説明した構成と同様の構成を適用することができる。
磁気抵抗効果素子２１３において、第１非磁性層３１ａには、Ｃｕが用いられる。第１非磁性層３１ａの厚さは、１．４ｎｍである。
第１干渉層３２ａにおいては、ＣｏＦｅ合金層とＮｉＦｅ合金層とが積層されている。ＮｉＦｅ合金層と第１非磁性層３１ａの間にＣｏＦｅ合金層が設けられる。ＣｏＦｅ合金の厚さは、３ｎｍである。ＮｉＦｅ合金層の厚さは、１０ｎｍである。
磁気抵抗効果素子２１３のシード層３５においては、Ｒｕ層とＮｉＦｅＣｒ合金層とが積層されている。Ｒｕ層は、ＮｉＦｅＣｒ合金層と、第１干渉層３２ａとの間に設けられる。Ｒｕ層の厚さは、１ｎｍである。ＮｉＦｅＣｒ合金層の厚さは、２ｎｍである。
反強磁性層３６には、ＩｒＭｎ層が用いられる。ＩｒＭｎ層は、ＡＢＳからリセスされている。磁性層３６ａには、ＣｏＦｅ層が用いられる。磁性層３６ａの厚さは、３ｎｍであり、Ｒｕ層３６ｂの厚さは、０．７ｎｍである。
磁化固定層３３は、ＣｏＦｅ合金とＨｅｕｓｌｅｒ合金が用いられる。磁化固定層３３の厚さは、４ｎｍである。
中間層３７にはＣｕが用いられる。中間層３７の厚さは、２．５ｎｍである。
磁化自由層３４には、Ｈｅｕｓｌｅｒ合金及びＮｉＦｅ合金層が用いられる。磁化自由層３４の厚さは、５ｎｍである。
キャップ層３８には、ＲｕとＴａが用いられる。キャップ層３８の厚さは５ｎｍである。
第２干渉層３２ｂにおいては、ＮｉＦｅ合金層とＣｏＦｅ合金層とが積層されている。ＣｏＦｅ合金層とキャップ層３８との間にＮｉＦｅ合金層が設けられる。ＮｉＦe合金層の厚さは、１０ｎｍである。ＣｏＦｅ合金層の厚さは、３ｎｍである。
第２非磁性層３１ｂには、Ｃｕが用いられる。第２非磁性層３１ｂの厚さは、１．４ｎｍである。
磁気抵抗効果素子２１３の高さは、例えば、２２ｎｍである。磁気抵抗効果素子２１２の幅は、例えば、２２ｎｍである。磁気抵抗効果素子２１３は、ＣＣＰ−ＧＭＲを用い、ＩｒＭｎをリセスさせた特殊な構造のスピンバルブ素子である。Ｈｅｕｓｌｅｒ合金を用いている。これにより、出力が高まる。しかし、ＣＣＰ−ＧＭＲを用いたスピンバルブ素子は、ＴＭＲを用いた素子に比べて、出力が低い場合がある。
磁気抵抗効果素子２１３におけるギャップ長Ｌｇは、４９．２ｎｍである。ギャップ長Ｌｇから干渉層の厚さを除くと２３ｎｍであり、この密度にしては大きい。比Ｒｇは、４．９である。この場合、干渉層によって出力が大きくなり、再生の分解能が向上する。
磁化自由層３４の磁気膜厚は、５．５ｎｍＴであり、干渉層の磁気膜厚は、１５．７ｎｍＴである。膜厚比Ｒｍは、２．９である。この場合、干渉層によって出力が大きくなり、再生の分解能が向上する。読み取り誤り率ＢＥＲは、実用レベルとなる。
ハードディスクドライブに使用する再生ヘッドには、スピンバルブ構造が広く使用されている。例えば、再生原理としてＴＭＲが用いられる。例えば、バイアス電流にはＣＰＰタイプが用いられる。ＣＰＰ−ＴＭＲが広く用いられている。ＣＰＰ−ＴＭＲを用いたスピンバルブ構造には、磁化固定層と、磁化自由層と、中間層（スペーサ層）とが設けられている。磁化固定層の磁化方向は、リファレンスとしてが動かない。磁化自由層の磁化方向は、外部磁場に対してある程度自由に変化する。中間層は、磁化固定層と磁化自由層との間に設けられる。これらの層は、例えば、上下一対の磁気シールドの間に設けられる。これにより、例えば、再生の空間分解能が向上し、小さなパターンのビットを読み込むことができる。
再生ギャップ（ギャップ長Ｌｇ）を小さくする。これにより、例えば、記録密度が大きくビット長Ｌｂの小さい記録媒体に対応することができる。干渉層を設けない参考例の磁気抵抗効果素子を用いた場合、平方インチあたり２テラビットの記録密度に対して、再生ギャップは２０ｎｍ程度が好ましいと見積もられる。平方インチあたり５テラビットの記録密度に対しては、再生ギャップは、１３．５ｎｍ程度が好ましいと見積もられる。
しかし、スピンバルブ構造には、保護膜やシード層などの比機能膜や、磁化固定層の磁化を固定させている反強磁性材料膜などが設けられる。このため、スピンバルブ構造におけるギャップ長は、２０ｎｍ以上になる。平方インチ当たり２テラビット以上の記録密度に対応することが困難である。
例えば、磁気抵抗効果素子にＴｒｉｌａｙｅｒ構造や作動形構造を用いる。これにより、ギャップ長を小さくすることができる。Ｔｒｉｌａｙｅｒ構造は、磁化固定層を用いず、２枚の磁化自由層とスペーサ層とを用いる構造である。作動形構造においては、シールドを用いずに、空間分解能が高められる。しかし、このように磁気抵抗効果素子の構造自体を変えることは、リスクが大きい。
例えば、補助磁極を用いる。または、シールドの透磁率を高める。これらは、シールドの機能を向上させる試みである。これにより、例えば、素子の構造を変えずに再生空間分解能を向上させることができる。Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ（中間周波数出力を孤立波形出力で割った値）は、数％〜数十％程度高まる。しかし、記録密度の微増にしか対応できない。倍の記録密度に対応するような大きな改善にはならない。
それに対し、実施形態に係る磁気記録再生装置に用いられる磁気抵抗効果素子には、第１干渉層３２ａ及び第２干渉層３２ｂが設けられる。これにより、Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎは、５０％以上改善され、読み取り誤り率は、激減する。Ｔｒｉｌａｙｅｒ構造や作動形構造のような構造を変えることによるリスクも小さい。実施形態によれば、再生の分解能を向上させることができる。
例えば、磁化固定層３３を用いない参考例の磁気抵抗効果素子２１９ａがある。磁気抵抗効果素子２１９ａには、２層の磁化自由層が設けられる。２層の磁化自由層の間には、非磁性層が設けられる。参考例の磁気抵抗効果素子２１９ａは、例えば、Ｔｒｙｌａｙｅｒ型の素子である。
磁気抵抗効果素子２１９ａにおいては、第１シールド７１と、第１非磁性層３１ａと、第１干渉層３２ａと、シード層３５と、第１磁化自由層３４ａと、中間層３７と、第２磁化自由層３４ｂと、キャップ層３８と、第２干渉層３２ｂと、第２非磁性層３１ｂと、第２シールド７２と、がこの順で積層されている。
磁気抵抗効果素子２１９ａの構成は、磁気抵抗効果素子２１１の反強磁性層３６、磁性層３６ａ、Ｒｕ層３６ｂ及び磁化固定層３３を第１磁化自由層３４ａで置き換えた構成に相当する。これ以外については、磁気抵抗効果素子２１９ａの構成は、磁気抵抗効果素子２１１について説明した構成と同様である。
すなわち、磁気抵抗効果素子２１９ａの第１非磁性層３１ａにはＲｕ層が用いられ、第１非磁性層３１ａの厚さは、１．７ｎｍである。第１干渉層３２ａにおいては、ＣｏＦｅ合金層とＮｉＦｅ合金層とが積層されている。ＮｉＦｅ合金層と第１非磁性層３１ａとの間にＣｏＦｅ合金層が設けられる。ＣｏＦｅ合金の厚さは、５ｎｍである。ＮｉＦｅ合金層の厚さは、１０ｎｍである。シード層３５においては、Ｒｕ層とＮｉＦｅＣｒ合金層とが積層されている。Ｒｕ層は、ＮｉＦｅＣｒ合金層と、第１干渉層３２ａとの間に設けられる。Ｒｕ層の厚さは、４ｎｍである。ＮｉＦｅＣｒ合金層の厚さは、２ｎｍである。第１磁化自由層３４ａには、ＮｉＦｅ合金層とＦｅＣｏ層とが用いられる。第１磁化自由層３４ａの厚さは６ｎｍである。中間層３７には、Ｃｕが用いられる。中間層３７の厚さは３ｎｍである。第２磁化自由層３４ｂには、ＦｅＣｏ合金層とＮｉＦｅ合金層とが用いられる。第２磁化自由層３４ｂの厚さは６ｎｍである。キャップ層３８には、Ｒｕ及びＴａが用いられる。キャップ層３８の厚さは、６ｎｍである。第２干渉層３２ｂにおいては、ＮｉＦｅ合金層とＣｏＦｅ合金層とが積層されている。ＣｏＦｅ合金層とキャップ層３８との間にＮｉＦｅ合金層が設けられる。ＮｉＦe合金層の厚さは、１０ｎｍである。ＣｏＦｅ合金層の厚さは、５ｎｍである。第２非磁性層３１ｂにはＲｕが用いられる。第２非磁性層３１ｂの厚さは１．７ｎｍである。
例えば、別の参考例の磁気抵抗効果素子２１９ｂがある。磁気抵抗効果素子２１９ｂの構成は、磁気抵抗効果素子２１９ａの第１干渉層３２ａ及び第２干渉層３２ｂを省略した構成に相当する。すなわち、磁気抵抗効果素子２１９ｂには、第１干渉層３２ａ及び第２干渉層３２ｂが設けられない。これ以外については、磁気抵抗効果素子２１９ｂの構成は、磁気抵抗効果素子２１９ａについて説明した構成と同様である。
例えば、磁気抵抗効果素子２１９ａ及び磁気抵抗効果素子２１９ｂを用いて、磁気媒体を読み取る。例えば、磁気媒体記録密度は、平方インチあたり２テラビットである。この場合に、磁気抵抗効果素子２１９ａにおけるＳＮ比は、磁気抵抗効果素子２１９ｂにおけるＳＮ比に比べて３．０ｄＢ程度改善する。しかし、磁気抵抗効果素子２１９ａにおける読み取り誤り率ＢＥＲは、磁気抵抗効果素子２１９ｂにおける読み取り誤り率ＢＥＲに比べて、改善しない。すなわち、Ｔｒｉｌａｙｅｒ型の素子においては、干渉層を設けることによる読み取り誤り率ＢＥＲの改善は、期待できない。
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、磁気ヘッドの特性を例示する模式的断面図である。
図１４（ａ）に表したように、この例では、磁気抵抗効果素子２１２のギャップ長Ｌｇは、ビット長Ｌｂの４倍である。図１４（ｂ）に表したように、この例では、磁気抵抗効果素子２１９ａのギャップ長Ｌｇは、ビット長Ｌｂの４倍である。
図１４（ａ）に表したように、スピンバルブ型の素子においては、第１干渉層３２ａの磁化の方向と、第２干渉層３２ｂの磁化の方向は、互いに反対方向である。磁化自由層３４において、第１干渉層３２ａからの磁界と第２干渉層３２ｂからの磁界とは、互いに弱められる（例えば、キャンセルされる）。記録媒体から直接印加される磁界も、弱められる（例えば、キャンセルされる）。出力は、ゼロ程度となる。
一方、図１４（ｂ）に表したように、Ｔｒｉｌａｙｅｒ型の素子においては、第１干渉層３２ａの磁化と、第１磁化自由層３４ａの磁化との静磁気結合が非常に大きくなる。第２干渉層３２ｂの磁化と、第２磁化自由層３４ｂの磁化との静磁気結合が非常に大きくなる。このため、大きな非線形性が引き起こされる場合がある。複数の磁化自由層における磁化がそれぞれ別々に動くような構造（例えば、Ｔｒｉｌａｙｅｒ型または作動形）の素子においては、干渉層による読み取り誤り率ＢＥＲの改善は、期待できない。
（第３の実施形態）
図１５は、第３の実施形態に係る磁気記録再生装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録再生装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図１５に表したように、実施形態に係る磁気記録再生装置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、スピンドルモータ４に装着され、駆動装置制御部からの制御信号に応答するモータにより矢印Ａの方向に回転する。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。磁気記録再生装置１５０は、記録媒体１８１を含んでもよい。例えば、磁気記録再生装置１５０は、ハイブリッドＨＤＤ（Hard Disk Drive）である。記録媒体１８１は、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）である。記録媒体１８１には、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリが用いられる。
記録用媒体ディスク１８０に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ３は、既に説明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３の先端付近に、例えば、既に説明した実施形態に係る磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０〜１１６）のいずれかが搭載される。
記録用媒体ディスク１８０が回転すると、サスペンション１５４による押し付け圧力とヘッドスライダ３の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力とがつりあい、ヘッドスライダ３の媒体対向面は、記録用媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。なお、ヘッドスライダ３が記録用媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」としても良い。
サスペンション１５４は、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及び対向ヨークからなる磁気回路とを含むことができる。サスペンション１５４は、一端と他端とを有し、磁気ヘッドは、サスペンション１５４の一端に搭載され、アクチュエータアーム１５５は、サスペンション１５５の他端に接続されている。
アクチュエータアーム１５５は、軸受部１５７の上下２箇所に設けられた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。その結果、磁気ヘッドを記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動可能となる。
図１６（ａ）は、磁気記録再生装置の一部の構成を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ１６０の拡大斜視図である。
また、図１６（ｂ）は、ヘッドスタックアセンブリ１６０の一部となる磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ：ＨＧＡ）１５８を例示する斜視図である。
図１６（ａ）に表したように、ヘッドスタックアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、この軸受部１５７から延出したヘッドジンバルアセンブリ１５８と、軸受部１５７からＨＧＡと反対方向に延出していると共にボイスコイルモータのコイル１６２を支持した支持フレーム１６１と、を有している。
また、図１６（ｂ）に示したように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延出したアクチュエータアーム１５５と、アクチュエータアーム１５５から延出したサスペンション１５４と、を有している。
サスペンション１５４の先端には、ヘッドスライダ３が取り付けられている。そして、ヘッドスライダ３には、実施形態に係る磁気ヘッドのいずれかが搭載される。
すなわち、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダ３と、ヘッドスライダ３を一端に搭載するサスペンション１５４と、サスペンション１５４の他端に接続されたアクチュエータアーム１５５と、を備える。
サスペンション１５４は、信号の書き込み及び読み取り用、浮上量調整のためのヒーター用、及び、例えばスピントルク発振子用などのためのリード線（図示しない）を有する。これらのリード線と、ヘッドスライダ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る。
また、磁気ヘッドを用いて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部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、例えば、図１５に例示した磁気記録再生装置１５０の図面中の背面側に設けられる。信号処理部１９０の入出力線は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の電極パッドに接続され、磁気ヘッドと電気的に結合される。
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、上記の実施形態に係る磁気ヘッドと、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で相対的に移動可能とした可動部と、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合わせする位置制御部と、磁気ヘッドを用いて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部と、を備える。
すなわち、上記の磁気記録媒体として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。
上記の可動部は、ヘッドスライダ３を含むことができる。
また、上記の位置制御部は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含むことができる。
このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、磁気ヘッドアセンブリに搭載された磁気ヘッドを用いて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部と、を備える。
本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０によれば、上記の実施形態に係る磁気ヘッドを用いることで、高出力で低抵抗の再生が可能になる。さらに、スピントルクノイズが抑制され、熱磁気ノイズによるＳＮ比の低下が抑制され、空間分解能が向上できる。
実施形態は、以下の特徴を含む。
（特徴１）
それぞれが記録情報に応じた磁化の方向を有する複数のビットが設けられた記録面を含む磁気記録媒体と、
前記記録面と対向する媒体対向面を有し、前記磁化の方向を検出する再生部を含む磁気ヘッドと、
を備え、
前記再生部は、
第１シールドと、
前記媒体対向面に対して平行な第１方向において前記第１シールドと離間した第２シールドと、
前記第１シールドと前記第２シールドとの間に設けられ、磁化の方向が固定された第１磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ、磁化の方向が可変の第２磁性層と、
前記第１シールドと前記第１磁性層との間に設けられ、磁化の方向が可変の第３磁性層と、
前記第２磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ、磁化の方向が可変の第４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、
前記第１シールドと前記第３磁性層との間に設けられ、ルテニウム、銅及びタンタルの少なくともいずれかを含む第１非磁性層と、
前記第４磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ、ルテニウム、銅及びタンタルの少なくともいずれかを含む第２非磁性層と、
を含み、
前記第１シールドと前記第２シールドとの間の第１距離は、前記第１方向に沿った前記複数のビットのそれぞれの長さの３倍以上７倍以下であり、
前記第１非磁性層の前記第１方向に沿った長さは、２ナノメートル以下である磁気記録再生装置。
（特徴２）
前記第３磁性層及び前記第４磁性層の少なくともいずれかは、鉄、コバルト、ニッケル、鉄コバルト合金及び鉄ニッケル合金の少なくともいずれか１つを含む特徴１記載の磁気記録再生装置。
（特徴３）
前記第３磁性層の磁気膜厚は、前記第２磁性層の磁気膜厚の２倍以上４倍以下である特徴１または２に記載の磁気記録再生装置。
（特徴４）
前記第１非磁性層の前記第１方向に沿った長さは、０．４ナノメートル以上２ナノメートル以下である特徴１〜３のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴５）
前記第１非磁性層は、ルテニウムを含み、
前記第１非磁性層の前記第１方向に沿った長さは、１．６ナノメートル以上１．９ナノメートル以下である特徴１〜４のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴６）
前記第１非磁性層は、銅を含み、
前記第１非磁性層の前記第１方向に沿った長さは、１．２ナノメートル以上１．７ナノメートル以下である特徴１〜５のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴７）
前記第３磁性層の磁化と前記第１シールドの磁化との交換結合エネルギーの絶対値は、０．０５エルグ／平方センチメートル以上０．２エルグ／平方センチメートル以下である特徴１〜６のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴８）
前記第２磁性層は、鉄、コバルト、ニッケル、鉄コバルト合金、鉄ニッケル合金及びＨｅｕｓｌｅｒ合金の少なくともいずれか１つを含む特徴１〜７のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴９）
前記第１磁性層は、鉄、コバルト、ニッケル、鉄コバルト合金、鉄ニッケル合金及びＨｅｕｓｌｅｒ合金の少なくともいずれか１つを含む特徴１〜８のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴１０）
前記再生部は、前記第３磁性層と前記第１磁性層との間に設けられ、ルテニウム、ニッケル、鉄及びクロムの少なくともいずれか１つを含むシード層をさらに含む特徴１〜９のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴１１）
前記シード層の前記第１方向に沿った長さは、０．５ナノメートル以上５ナノメートル以下である特徴１０記載の磁気記録再生装置。
（特徴１２）
前記再生部は、前記シード層と前記第１磁性層との間に設けられ、白金、マンガン、パラジウム、イリジウム及びロジウムの少なくともいずれか１つを含む反強磁性層をさらに含む特徴１０または１１記載の磁気記録再生装置。
（特徴１３）
前記中間層は、銅及びルテニウムの少なくともいずれかを含む特徴１〜１２のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴１４）
前記再生部は、前記第２磁性層と前記第４磁性層との間に設けられ、ルテニウム及びタンタルの少なくともいずれかを含むキャップ層をさらに含む特徴１〜１３のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴１５）
前記キャップ層の前記第１方向に沿った長さは、２ナノメートル以上１０ナノメートル以下である特徴１４記載の磁気記録再生装置。
（特徴１６）
前記第３磁性層の前記第１方向に沿った長さは、４ナノメートル以上２０ナノメートル以下である特徴１〜１５のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴１７）
前記再生部は、ハードバイアス層をさらに含み、
前記ハードバイアス層は、前記第１シールドと前記第２シールドとの間において前記第１方向に対して垂直な平面内で前記第２磁性層と並置される特徴１〜１６のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（請求項１８）
前記複数のビットのそれぞれの前記第１方向に沿った長さの最小値は、６ナノメートル以上１５ナノメートル以下である特徴１〜１７のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴１９）
前記磁気記録媒体の記録密度は、２テラビット／平方インチ以上である特徴１〜１８のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（特徴２０）
一端と他端とを有するサスペンションと、
アクチュエータアームと、
をさらに備え、
前記磁気ヘッドは、前記一端に搭載され、
前記アクチュエータアームは、前記他端に接続される特徴１〜１９のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
実施形態によれば、再生の分解能を向上させた磁気記録再生装置が提供される。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
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、本発明の実施形態は、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、磁気ヘッド、磁気抵抗効果素子、再生部、第１シールド、第２シールド、第１非磁性層、第１干渉層、磁化固定層、磁化自由層、第２干渉層及び第２非磁性層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気ヘッド及び磁気記録再生装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
３…ヘッドスライダ、 ３Ａ…空気流入側、 ３Ｂ…空気流出側、 ４…スピンドルモータ、 １０…第１ハードバイアス層、 ２０…第２ハードバイアス層、 ３０…積層体、 ３０ａ…下面、 ３１ａ…第１非磁性層、 ３１ｂ…第２非磁性層、 ３１ｔ…厚さ、 ３２ａ…第１干渉層（第３磁性層）、 ３２ａｍ…第１干渉磁化、 ３２ｂ…第２干渉層（第４磁性層）、 ３２ｂｍ…第２干渉磁化、 ３３…磁化固定層（第１磁性層）、 ３４…磁化自由層（第２磁性層）、 ３４ａ…第１磁化自由層、 ３４ｂ…第２磁化自由層、 ３４ｍ…自由磁化、 ３５…シード層、 ３６…反強磁性層、 ３６ａ…磁性層、 ３６ｂ…Ｒｕ層、 ３７…中間層、 ３８…キャップ層、 ６０…書き込み部、 ６１…主磁極、 ６２…書き込み部リターンパス、 ６３…スピントルク発振子、 ７０…再生部、 ７０ｓ…媒体対向面、 ７１…第１シールド、 ７１ａ…第１シールド面、 ７２…第２シールド、 ７２ａ…第２シールド面、 ８０、８０ａ、８０ｂ…磁気記録媒体、 ８０ｓ…記録面、 ８１…磁気記録層、 ８２…媒体基板、 ８３…磁化、 ８３ａ〜８４ｄ…第１〜第４ビット磁化、 ８４…ビット、 ８４ａ〜８４ｄ…第１〜第４ビット、 ８５…媒体移動方向、 １１０〜１１６、１１９、１２０…磁気ヘッド、 １５０…磁気記録再生装置、 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、 １５７…軸受部、 １５８…ヘッドジンバルアセンブリ、 １６０…ヘッドスタックアセンブリ、 １６１…支持フレーム、 １６２…コイル、 １８０…記録用媒体ディスク、 １８１…記録媒体、 １９０…信号処理部、 ２１０〜２１３、２１９ａ、２１９ｂ…磁気抵抗効果素子、 ＢＥＲ…読み取り誤り率、 Ｄｒ…線記録密度、 Ｊ１、ＪＣｕ、ＪＲｕ…交換結合エネルギー、 Ｌｂ…ビット長、 Ｌｂｓ…最小ビット長、 Ｌｇ…ギャップ長、 Ｎ１…ノイズ、 Ｐｏ…位置、 Ｐｔ…媒体磁化遷移位置、 Ｒｇ…比、 Ｒｍ…膜厚比、 Ｒｔ…媒体遷移領域、 Ｖｏ…出力

Claims (12)

  1. それぞれが記録情報に応じた磁化の方向を有する複数のビットが設けられた記録面を含む磁気記録媒体と、
    前記記録面と対向する媒体対向面を有し、前記磁化の方向を検出する再生部を含む磁気ヘッドと、
    を備え、
    前記再生部は、
    第１シールドと、
    前記媒体対向面に対して平行な第１方向において前記第１シールドと離間した第２シールドと、
    前記第１シールドと前記第２シールドとの間に設けられ、磁化の方向が固定された第１磁性層と、
    前記第１磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ、磁化の方向が可変の第２磁性層と、
    前記第１シールドと前記第１磁性層との間に設けられ、磁化の方向が可変の第３磁性層と、
    前記第２磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ、磁化の方向が可変の第４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、
    前記第１シールドと前記第３磁性層との間に設けられ、ルテニウム、銅及びタンタルの少なくともいずれかを含む第１非磁性層と、
    前記第４磁性層と前記第２シールドとの間に設けられ、ルテニウム、銅及びタンタルの少なくともいずれかを含む第２非磁性層と、
    を含み、
    前記第１シールドと前記第２シールドとの間の第１距離は、前記第１方向に沿った前記複数のビットのそれぞれの長さの３倍以上７倍以下であり、
    前記第１非磁性層の前記第１方向に沿った長さは、２ナノメートル以下である磁気記録再生装置。
  2. 前記第３磁性層及び前記第４磁性層の少なくともいずれかは、鉄、コバルト、ニッケル、鉄コバルト合金及び鉄ニッケル合金の少なくともいずれか１つを含む請求項１記載の磁気記録再生装置。
  3. 前記第３磁性層の磁気膜厚は、前記第２磁性層の磁気膜厚の２倍以上４倍以下である請求項１または２に記載の磁気記録再生装置。
  4. 前記第１非磁性層の前記第１方向に沿った長さは、０．４ナノメートル以上２ナノメートル以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
  5. 前記第１非磁性層は、ルテニウムを含み、
    前記第１非磁性層の前記第１方向に沿った長さは、１．６ナノメートル以上１．９ナノメートル以下である請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
  6. 前記第１非磁性層は、銅を含み、
    前記第１非磁性層の前記第１方向に沿った長さは、１．２ナノメートル以上１．７ナノメートル以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
  7. 前記第３磁性層の磁化と前記第１シールドの磁化との交換結合エネルギーの絶対値は、０．０５エルグ／平方センチメートル以上０．２エルグ／平方センチメートル以下である請求項１〜６のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
  8. 前記第２磁性層は、鉄、コバルト、ニッケル、鉄コバルト合金、鉄ニッケル合金及びＨｅｕｓｌｅｒ合金の少なくともいずれか１つを含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
  9. 前記第１磁性層は、鉄、コバルト、ニッケル、鉄コバルト合金、鉄ニッケル合金及びＨｅｕｓｌｅｒ合金の少なくともいずれか１つを含む請求項１〜８のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
  10. 前記複数のビットのそれぞれの前記第１方向に沿った長さの最小値は、６ナノメートル以上１５ナノメートル以下である請求項１〜９のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
  11. 前記磁気記録媒体の記録密度は、２テラビット／平方インチ以上である請求項１〜１０のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
  12. 一端と他端とを有するサスペンションと、
    アクチュエータアームと、
    をさらに備え、
    前記磁気ヘッドは、前記一端に搭載され、
    前記アクチュエータアームは、前記他端に接続される請求項１〜１１のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
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