JP2021061076A - 磁気ヘッド及び磁気記録装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、磁気記録装置は、磁気ヘッドと電気回路とを含む。磁気ヘッドは、磁極と、第１シールドと、磁極と第１シールドとの間に設けられた積層体と、を含む。積層体は、第１磁性層と、第２磁性層と、第１磁性層と第２磁性層との間に設けられ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層と、第１磁性層と第１層との間に設けられた第１非磁性層と、を含む。電気回路は、電流を積層体に供給する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気ヘッド及び磁気記録装置に関する。
磁気ヘッドを用いて、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの磁気記憶媒体に情報が記録される。磁気ヘッド及び磁気記録装置において、記録密度の向上が望まれる。
特開２０１９−５７３３７号公報
本発明の実施形態は、記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、磁気記録装置は、磁気ヘッドと電気回路とを含む。前記磁気ヘッドは、磁極と、第１シールドと、前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、を含む。前記積層体は、第１磁性層と、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、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層と、前記第１磁性層と前記第１層との間に設けられた第１非磁性層と、を含む。前記積層体に流れる電流密度の変化に対する前記積層体の電気抵抗の変化率は、前記電流密度が第１範囲のときに第１値を有し、前記電流密度が第２範囲のときに第２値を有し、前記電流密度が第３範囲のときに第３値を有する。前記第２範囲は、前記第１範囲と前記第３範囲との間にある。前記第２値は、前記第１値よりも高く、前記第２値は、前記第３値よりも高い。前記電気回路は、前記第３範囲内の電流密度の電流を前記積層体に供給する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。 図２は、実施形態に係る磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図３は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図４は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図５は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図６は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。 図７は、磁気記録装置の特性を例示する表である。 図８は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。 図９は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。 図１０は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。 図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図１２は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図１３は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。 図１４は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的斜視図である。 図１５は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。 図１６は、第２実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的斜視図である。 図１７は、第２実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的斜視図である。 図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第２実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的斜視図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、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。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。
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実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。
図１（ａ）に示すように、実施形態に係る磁気記録装置２１０は、磁気ヘッド１１０及び磁気記録媒体８０を含む。磁気ヘッド１１０により、磁気記録媒体８０に情報が記録される。磁気記録媒体８０は、例えば、垂直記録媒体である。磁気記録媒体８０の例については、後述する。
図１（ａ）に示すように、磁気ヘッド１１０は、磁極３０、第１シールド３１及び積層体２０を含む。積層体２０は、磁極３０と第１シールド３１との間に設けられる。
積層体２０は、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第１層２５及び第１非磁性層４１を含む。第１層２５は、第１磁性層２１と第２磁性層２２との間に設けられる。第１層２５は、例えば、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群（第１群）から選択された少なくとも１つを含む。第１非磁性層４１は、第１磁性層２１と第１層２５との間に設けられる。
磁極３０は、例えば、主磁極である。磁極３０及び第１シールド３１は、例えば、磁気回路を形成する。後述するように、磁極３０（または／及び第１シールド３１）にコイルが設けられる。磁極３０から、コイルに流れる記録電流に応じた記録磁界が発生する。発生した記録磁界の少なくとも一部は、磁気記録媒体８０に向かう。記録磁界の少なくとも一部が、磁気記録媒体８０に印加される。磁気記録媒体８０のうちの、記録磁界が印加された部分の磁化の向きが、記録磁界により制御される。これにより、磁気記録媒体８０に、記録磁界の向きに応じた情報が記録される。例えば、記録磁界の少なくとも一部は、磁気記録媒体８０に向かった後に、第１シールド３１に向かう。
磁極３０から第１シールド３１への方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向は、例えば、ダウントラック方向である。
この例では、第２磁性層２２は、第１磁性層２１と第１シールド３１との間にある。磁極３０と第１シールド３１との間に、第１磁性層２１がある。第１磁性層２１と第１シールド３１との間に第１非磁性層４１がある。第１非磁性層４１と第１シールド３１との間に、第１層２５がある。第１層２５と第１シールド３１との間に第２磁性層２２がある。
例えば、第１層２５は、第１非磁性層４１及び第２磁性層２２と接する。例えば、第１非磁性層４１は、第１磁性層２１及び第１層２５と接する。
積層体２０に電流が供給されることが可能である。例えば、後述するように、磁極３０及び第１シールド３１を介して、積層体２０に電流が供給される。電流は、後述する電気回路２０Ｄ（図１５参照）から供給される。
図１（ａ）は、第１状態ＳＴ１を例示し、図１（ｂ）は、第２状態ＳＴ２を例示している。第１状態ＳＴ１においては、例えば、積層体２０に電流が供給されない。第１状態ＳＴ１は、例えば、オフ状態である。第２状態ＳＴ２において、電流ｉ１が積層体２０に、が供給される。電流ｉ１は、例えば、第２磁性層２２の磁化２２Ｍを反転するのに十分な電流である。第２状態ＳＴ２において、電子流ｊｅ１が積層体２０に供給される。この例では、電流ｉ１は、第１シールド３１から磁極３０への向きを有する。この例では、電子流ｊｅ１は、磁極３０から第１シールド３１への向きを有する。例えば、第１状態ＳＴ１において積層体２０に供給される電流は、第２状態ＳＴ２において積層体２０に供給される電流ｉ１よりも小さい。
図１（ａ）に示すように、この例では、第１状態ＳＴ１において、磁極３０の磁化３０Ｍ、及び、第１シールド３１の磁化３１Ｍは、磁極３０から第１シールド３１への向きである。磁極３０から第１シールド３１への向きを第１向きとする。第１磁性層２１の磁化２１Ｍは、第１向きに沿う。第２磁性層２２の磁化２２Ｍも、第１向きに沿う。
電流ｉ１（すなわち、電子流ｊｅ１）が供給される第２状態ＳＴ２において、磁化３０Ｍ、磁化３１Ｍ及び磁化２１Ｍは、第１向きに沿う。磁化２２Ｍは、第１シールド３１から磁極３０への向き（第２向き）に沿う。このように、第２状態ＳＴ２においては、磁化２２Ｍは、第１状態ＳＴ１の向きから反転する。
第２状態ＳＴ２において、第２磁性層２２の磁化２２Ｍは、磁極３０の磁化３０Ｍの向き、及び、第１シールド３１の磁化３１Ｍの向きとは反対の成分を有する。これにより、磁極３０から発生した記録磁界は、第２磁性層２２（すなわち積層体２０）中を通り難くなる。これにより、磁極３０から発生した記録磁界の多くの部分が、磁気記録媒体８０に向い易くなる。記録磁界が効率良く磁気記録媒体８０に印加される。
例えば、記録密度を高めるために磁極３０と第１シールド３１との間の距離を短くすると、磁極３０から発生した記録磁界は、磁気記録媒体８０に向かわずに第１シールド３１に入り易くなる。このとき、実施形態においては、第２磁性層２２の磁化２２Ｍが反転していることで、磁極３０と第１シールド３１との間の距離が短い場合でも、記録磁界は、効果的に磁気記録媒体８０に向かう。磁極３０と第１シールド３１との間の距離が短い場合でも、記録磁界を効果的に磁気記録媒体８０に印加できる。これにより、記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録装置が提供できる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）においては、磁極３０の磁化３０Ｍ、及び、第１シールド３１の磁化３１Ｍは、磁極３０から第１シールド３１への第１向きを有する。実施形態において、磁極３０の磁化３０Ｍ、及び、第１シールド３１の磁化３１Ｍは、第１シールド３１から磁極３０への第２向きを有しても良い。この場合、第１磁性層２１の磁化２１Ｍは、第２向きを有する。第２状態ＳＴ２において、第２磁性層２２の磁化２２Ｍは、磁極３０から第１シールド３１への第１向きを有しており、磁化２２Ｍが反転する。この場合も上記と同様に、磁極３０からの記録磁界が磁気記録媒体８０に向かい易くなる。これにより、記録磁界が効率的に磁気記録媒体８０に印加される。
実施形態において、例えば、積層体２０は、交流磁界を発生しない。または、積層体２０から発生する交流磁界の周波数は、磁気記録媒体の磁気共鳴周波数よりも高い。
一方、ＭＡＭＲ（Microwave Assisted Magnetic Recording）の参考例がある。この参考例においては、磁性層を含む積層体から高周波磁界が発生する。この高周波磁界が磁気記録媒体８０の一部に印加され、磁気記録媒体８０の一部において磁気共鳴が生じ磁気記録媒体８０の磁化の向きが変化し易くなる。この参考例においては、積層体から発生する高周波磁界の周波数は、磁気記録媒体８０の磁気共鳴周波数以下である。これにより、磁気共鳴が生じることで磁気記録媒体８０の磁化の向きが変化し易くなる。
これに対して、実施形態においては、積層体２０は、交流磁界を発生しない。または、積層体２０から発生する交流磁界の周波数は、磁気記録媒体の磁気共鳴周波数よりも高い。実施形態においては、ＭＡＭＲとは異なる動作が行われる。
実施形態において、第１非磁性層４１と第２磁性層２２との間に、第１層２５が設けられる。第１層２５は、上記の第１群の元素を含む。磁極３０から第１シールド３１への第１向きに電子流ｊｅ１が流れたときに、このような第１層２５において、反射のスピントルクトランスファが低下する。これにより、反射のスピントルクトランスファが第１磁性層２１の磁化２１Ｍに与える影響が抑制される。これにより、第１磁性層２１の磁化２１Ｍの向きが安定である。第１層２５において、透過のスピントルクトランスファへの影響は小さく、透過のスピントルクトランスファは、第２磁性層２２に効率的に作用する。これにより、第２磁性層２２の磁化２２Ｍは効率的に反転できる。記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録装置が提供できる。
実施形態において、第１磁性層２１と第２磁性層２２との間に、第１非磁性層４１及び第１層２５が設けられる。第１非磁性層４１は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１非磁性層４１の材料は、第１層２５の材料とは異なる。このように、第１磁性層２１と第２磁性層２２との間で、非対称の界面領域が設けられる。この場合、スピントランスファトルクは、非対称に伝達される。
以下、実施形態に係る磁気ヘッドの特性の例について説明する。
図２は、実施形態に係る磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図２の横軸は、積層体２０に流れる電流密度Ｊ２０である。図２の縦軸は、積層体２０に関する電気抵抗Ｒ１（直流抵抗）である。この例では、電気抵抗Ｒ１は、磁極３０の電気抵抗及び第１シールド３１の電気抵抗も含む。
図２に示すように、電流密度Ｊ２０が上昇すると、電気抵抗Ｒ１は上昇する。電流密度Ｊ２０の変化に対する電気抵抗Ｒ１の変化は、発熱に起因する放物線状の変化と、ステップ的な変化Ｓｐと、を含む。ステップ的な変化Ｓｐは、第２磁性層２２の磁化２０Ｍの向きの変化に対応していると考えられる。
図２に示すように、積層体２０に流れる電流密度Ｊ２０の変化に対する積層体２０の電気抵抗Ｒ１の変化率は、一定ではない。変化率は、ステップ的な変化Ｓｐの位置で、急激な変化を示す。図２に示すように、変化率は、電流密度Ｊ２０が第１範囲ＪＲ１のときに第１値を有する。変化率は、電流密度Ｊ２０が第２範囲ＪＲ２のときに第２値を有する。変化率は、電流密度Ｊ２０が第３範囲ＪＲ３のときに第３値を有する。第２範囲ＪＲ２は、第１範囲ＪＲ１と第３範囲ＪＲ３との間にある。変化率の第２値は、変化率の第１値よりも高い。変化率の第２値は、変化率の第３値よりも高い。このように、変化率が低い２つの範囲（第１範囲ＪＲ１と第３範囲ＪＲ３）との間に、変化率が高い範囲（第２範囲ＪＲ２）がある。変化率が高い範囲（第２範囲ＪＲ２）において、ステップ的な変化Ｓｐが生じる。
第１範囲ＪＲ１は、図１（ａ）に例示する第１状態ＳＴ１に対応する。第３範囲ＪＲ３は、例えば、図１（ｂ）に例示する第２状態ＳＴ２に対応する。第２磁性層２２の磁化２０Ｍは、第２範囲ＪＲ２の電流密度Ｊ２０のときに、反転すると考えられる。
例えば、電流密度Ｊ２０が、第１範囲ＪＲ１のときは、第２磁性層２２の磁化２０Ｍは、磁極３０の磁化３０Ｍの向きの成分を有する。例えば、電流密度Ｊ２０が第３範囲ＪＲ３のときに、第２磁性層２２の磁化２０Ｍは、反転し、磁極３０の磁化３０Ｍの向きとは逆の成分を有する。
電気回路２０Ｄ（図１５参照）は、第３範囲ＪＲ３内の電流密度Ｊ２０の電流ｉ１を積層体２０に供給する。これにより、第２磁性層２２の磁化２０Ｍは、磁極３０の磁化３０Ｍの向きとは逆の成分を有する。これにより、磁極３０からの記録磁界が磁気記録媒体８０に向かい易くなる。これにより、記録磁界が効率的に磁気記録媒体８０に印加される。記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録装置が提供できる。
以下、実施形態に係る磁気ヘッドの評価結果の例について説明する。
図３は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図３は、実施形態に係る磁気ヘッドによる磁気記録媒体８０への記録特性の測定結果を例示している。図３の横軸は、積層体２０への印加電圧Ｖ１（ｍＶ）である。印加電圧Ｖ１の高低は、電流密度Ｊ２０の高低に対応する。この例では、１００ｍＶの印加電圧Ｖ１は、４×１０８Ａ／ｃｍ２の電流密度Ｊ２０に対応する。図３の縦軸は、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の変化分ＢＥＲ１である。
図３に示すように、印加電圧Ｖ１の上昇とともに、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の変化分ＢＥＲ１が低下する。実施形態によれば、低いビットエラーレート（ＢＥＲ）が得られる。
図４は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図４の横軸は、積層体２０への印加電圧Ｖ１（ｍＶ）である。図４の縦軸は、オーバーライト特性に関するパラメータＯＷの変化分ＯＷ１（ｄＢ）である。パラメータＯＷは、ナノセカンド領域に比べると静的とみなせるオーバライト特性に関する。パラメータＯＷは、周波数の高い記録パターンを周波数の低い磁界で消去した場合の、高周波パターン信号の減衰特性に対応する。パラメータＯＷの変化分ＯＷ１が大きいことが、オーバライト特性が良好であることに対応する。
図４に示すように、印加電圧Ｖ１が上昇し、積層体２０に流れる電流密度Ｊ２０が大きくなると、パラメータＯＷの変化分ＯＷ１が大きくなる。印加電圧Ｖ１が約５５ｍＶにおいて、パラメータＯＷの変化分ＯＷ１は急激に大きくなる。印加電圧Ｖ１が６０ｍＶ以上になると、パラメータＯＷの変化分ＯＷ１の上昇は飽和する。
図５は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図５の横軸は、積層体２０への印加電圧Ｖ１（ｍＶ）である。図５の縦軸は、積層体２０に関する電気抵抗Ｒ１（直流抵抗、任意単位）である。この例では、電気抵抗Ｒ１は、磁極３０の抵抗及び第１シールド３１の抵抗も含む。
図５に示すように、印加電圧Ｖ１が上昇すると、電気抵抗Ｒ１は上昇する。印加電圧Ｖ１に変化に対する電気抵抗Ｒ１の変化は、発熱に起因する放物線状の変化と、ステップ的な変化Ｓｐと、を含む。ステップ的な変化Ｓｐは、電流密度のしきい値Ｊｔｈの近傍で生じる。電流密度のしきい値Ｊｔｈに対応する印加電圧Ｖ１の値は、約５５ｍＶである。
図４及び図５から、オーバーライト特性に関するパラメータＯＷの変化分ＯＷ１は、電気抵抗Ｒ１がステップ的な変化Ｓｐを示す印加電圧Ｖ１（すなわち、電流密度のしきい値Ｊｔｈ）で生じることが分かる。
一方、図３に関して既に説明したように、印加電圧Ｖ１（すなわち、電流密度）の上昇とともに、ビットエラーレート（ＢＥＲ）が低下する。ビットエラーレート（ＢＥＲ）は、印加電圧Ｖ１が６０ｍＶ以上になっても低下し続ける。実施形態においては、オーバーライト特性に関するパラメータＯＷの変化分ＯＷ１が飽和する、印加電圧Ｖ１が６０ｍＶ以上の領域（電流密度の領域）においても、ビットエラーレート（ＢＥＲ）は、低下し続ける。
一方、ＭＡＭＲにおいては、ビットエラーレート（ＢＥＲ）の電流密度依存性は、オーバーライト特性に関するパラメータＯＷの変化分ＯＷ１の電流密度依存性と連動した挙動を示す。
このように、実施形態においては、電流密度を上昇したときに、オーバーライト特性に関するパラメータＯＷの変化分ＯＷ１の向上が飽和したときにも、ビットエラーレート（ＢＥＲ）が向上し続ける。実施形態においては、第２磁性層２２の磁化２２Ｍが磁極３０の磁化３０Ｍと反対に向いて飽和するまで、電流密度の上昇に伴ってビットエラーレート（ＢＥＲ）が向上する。
実施形態において、例えば、積層体２０に電流ｉ１が供給される第２状態ＳＴ２において、電流密度Ｊ２０は、第２磁性層２２の磁化２２Ｍが、磁極３０の磁化３０Ｍ、及び、第１シールド３１の磁化３１Ｍに対して反転するように設定される。実施形態において、第２状態ＳＴ２において、電流密度Ｊ２０は、第２磁性層２２の磁化２２Ｍの角度θｍが９０度よりも大きくなるように設定される。
例えば、第２状態ＳＴ２では、第２磁性層２２の磁化２２Ｍが反転して磁化２２ＭのＸ軸方向成分が磁極３０の磁化３０Ｍと反対成分を有する。これにより、記録磁界が増大する。実施形態においては、磁極３０の磁化３０Ｍと、第２磁性層の磁化２２Ｍと、の間の角度θｍが、９０度を超える。ＭＡＭＲにおいては、角度θｍが９０度以下で使用される。実施形態においては、ＭＡＭＲと比べて発振周波数は高くなる。ＭＡＭＲでは、媒体共鳴周波数よりも低い積層体２０の周波数に設定する。このため、ＭＡＭＲにおいては、角度θｍは９０度に設定される。
実施形態において、第１磁性層２１の厚さは、１ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、第１磁性層２１の厚さは、１．５ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好ましい。発明者の検討によると、第１磁性層２１の厚さが、薄いとき（例えば１ｎｍを越え８ｎｍ以下であるとき）に、上記の第１層２５を用いることで、第２磁性層２２の磁化２２Ｍの向きが変化し易くなり、磁化２２Ｍを効率的に反転できる。
例えば、第１磁性層２１と第２磁性層２２との間で、非対称の界面領域が設けられ、スピントランスファトルクは、非対称に伝達される。このような場合に、第１磁性層２１が薄い場合でも、第２磁性層２２の磁化２２Ｍが変化し易くなると考えられる。
一方、第１層２５が、設けられない場合、第１磁性層２１と第２磁性層２２との間の領域は、対称になる。この場合、薄い磁性層（例えば第１磁性層２１）の磁化が変化し易くなると考えられる。この場合は、厚い磁性層（例えば第２磁性層２２）の磁化は、変化し難く、反転し難くいと、考えられる。
図６は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。
図６においては、磁気記録媒体８０は省略されている。図６に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド１１１は、磁極３０、第１シールド３１及び積層体２０を含む。積層体２０は、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第１層２５及び第１非磁性層４１に加えて、第２非磁性層４２及び第３非磁性層４３を含む。
第１磁性層２１は、第２非磁性層４２と第１非磁性層４１との間にある。例えば、第２非磁性層４２は、Ｔａ、Ｃｒ及びＣｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２非磁性層４２は、積層された複数の元素を含む膜（例えば、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ｒｕ、またはＴａ／Ｃｕ等）でもよい。第２磁性層２２は、第１層２５と第３非磁性層４３との間にある。第３非磁性層４３は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
第２非磁性層４２は、例えば、下地層として機能しても良い。第３非磁性層４３は、キャップ層として機能しても良い。
磁気ヘッド１１１においても、電流密度Ｊ２０は、第２状態ＳＴ２において、第２磁性層２２の磁化２２Ｍが、磁極３０の磁化３０Ｍ、及び、第１シールド３１の磁化３１Ｍに対して反転するように設定される。電流密度Ｊ２０は、角度θｍが９０度よりも大きくなるように、設定される。
図６に示すように、第１磁性層２１は、厚さｔ２１を有する。第２磁性層２２は、厚さｔ２２を有する。第１層２５は、厚さｔ２５を有する。第１非磁性層４１は、厚さｔ４１を有する。第２非磁性層４２は、厚さｔ４２を有する。これらの厚さは、Ｘ軸方向に沿う長さである。これらの厚さは、磁極３０から第１シールド３１への方向に沿った長さである。
磁極３０と第１シールド３１との間の距離Ｌｇは、Ｘ軸方向に沿った長さである。距離Ｌｇは、記録ギャップに対応する。この例では、距離Ｌｇは、厚さｔ４２、厚さｔ２１、厚さｔ４１、厚さｔ２５、厚さｔ２２及び厚さｔ４３の和に対応する。
以下、磁気ヘッド１１１の構成において、第１磁性層２１の厚さｔ２１を変えたときの磁気記録特性について測定した結果の例について説明する。測定の試料は、以下の構成を有する。第２非磁性層４２は、Ｔａ層及びＲｕ層を含む積層膜である。第２非磁性層４２の厚さｔ４２は、３ｎｍである。第１磁性層２１は、ＦｅＣｒ層である。このＦｅＣｒ層におけるＦｅの濃度は、３０ａｔ％（原子パーセント）である。第１磁性層２１の厚さｔ２１が１ｎｍ〜８ｎｍの範囲で変更される。第１非磁性層４１は、Ｃｕ層である。第１非磁性層４１の厚さｔ４１は、２ｎｍである。第１層２５は、Ｔａ層である。第１層２５の厚さｔ２５は、０ｎｍ、０．２ｎｍ、０．５ｎｍ、１ｎｍ、または、３ｎｍである。厚さｔ２５が０ｎｍである場合は、第１層２５が設けられない場合に対応する。第２磁性層２２は、６つの１．６ｎｍの厚さのＦｅＣｏ層と、それらの間のそれぞれに設けられた０．２ｎｍの厚さのＮｉ層と、を含む。第２磁性層２２の厚さｔ２２は、８．８ｎｍである。第３非磁性層４３は、Ｃｕ層である。第３非磁性層４３の厚さｔ４３は、２ｎｍである。
図７は、磁気記録装置の特性を例示する表である。
図７には、試料ｓｐ１〜ｓｐ９についての測定結果が示されている。図７には、これらの構成における、厚さｔ２１、厚さｔ２５、距離Ｌｇ、及び、ビットエラーレート（ＢＥＲ）のゲインＧが示されている。ＢＥＲのゲインＧは、積層体２０が設けられず、距離Ｌｇが１８ｎｍｍｐ磁気ヘッドと比較したときのビットエラーレート（ＢＥＲ）を規準にした増減（ｄＢ）で定義される。積層体２０に流れる電流の電流密度Ｊ２０は、５ｘ１０８Ａ／ｃｍ２である。ゲインＧが正で、ゲインＧの絶対値が大きいときが、エラーが少ない良好な記録が得られることに対応する。
図７に示すように、試料ｓｐ２〜ｓｐ６においては、第１磁性層２１の厚さｔ２１が２ｎｍ〜６ｎｍである。試料ｓｐ２〜ｓｐ６においては、ＳＮＲゲインＧは正であり、良好な記録が可能である。試料ｓｐ１においては、厚さｔ２１は、１ｎｍである。試料ｓｐ１において、ＳＮＲゲインＧは負である。試料ｓｐ７においては、厚さｔ２１は、８ｎｍである。試料ｓｐ７において、ＳＮＲゲインＧは負である。
試料ｓｐ８においては、厚さｔ２５は、０ｎｍであり、第１層２５が設けられない。試料ｓｐ８において、ＳＮＲゲインＧは負である。試料ｓｐ９においては、厚さｔ２１は、２ｎｍであり、厚さｔ２５は３ｎｍである。試料ｓｐ９において、ＳＮＲゲインＧは負である。
図７の結果から、第１磁性層２１の厚さｔ２１は、例えば、１ｎｍを越え８ｎｍ未満であることが好ましい。第１磁性層２１の厚さｔ２１は、例えば、１．５ｎｍ以上８ｎｍ未満であることが好ましい。正のＳＮＲゲインＧが得やすい。例えば、厚さｔ２１は、１．５ｎｍ以上６ｎｍ以下でも良い。図７の例では、第１非磁性層４１はＣｕを含む。別の例として、試料ｓｐ１の構成において第１非磁性層４１がＣｒを含む場合には、ゲインＧは＋０．３である。第１非磁性層４１がＣｒを含む場合は、より薄い第１磁性層２１を用いても、正のゲインＧが得られる。
第１層２５の厚さｔ２５は、例えば、０．５ｎｍ以上３ｎｍ未満であることが好ましい。これにより、正のＳＮＲゲインＧが得やすい。例えば、厚さｔ２５は、例えば、０．５ｎｍ以上１ｎｍ以下でも良い。
実施形態において、例えば、第１非磁性層４１の厚さｔ４１は、１ｎｍ以上４ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、厚さｔ４１が１ｎｍ未満のときは、第１磁性層２１と第２磁性層２２との磁気結合が強くなり、第２磁性層２２の磁化２２Ｍが反転し難くなる。厚さｔ４１が４ｎｍを越えると、例えば、ギャップ（距離Ｌｇ）を狭くすることが困難になる。
実施形態において、例えば、第２磁性層２２の厚さｔ２２は、３ｎｍ以上９ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、厚さｔ２２が３ｎｍ未満のときは、十分なゲインＧが得難くなる。厚さｔ２２が９ｎｍを超えると、例えば、第２磁性層２２の内部に磁区が発生し易くなる。
実施形態において、例えば、第２非磁性層４２の厚さｔ４２は、２ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、厚さｔ４２が２ｎｍ未満のときは、連続な第２非磁性層４２が得難くとなり、下地効果が得難くなる。厚さｔ４２が５ｎｍを超えると、ギャップ（距離Ｌｇ）を狭くすることが困難になる。
実施形態において、例えば、第３非磁性層４３の厚さｔ４３は、１ｎｍ以上４ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、厚さｔ４３が１ｎｍ未満のときは、第２磁性層２１とシールド３１との磁気結合が強くなり、第２磁性層２２の磁化２２Ｍが反転し難くなる。厚さｔ４３が４ｎｍを越えると、ギャップ（距離Ｌｇ）を狭くすることが困難になる。
実施形態において、第１磁性層２１は、例えば、以下の第１元素及び第２元素を含む。第１元素は、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２元素は、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。このような元素を含む材料は、負の分極を有する。第１磁性層２１は、例えば、負の分極を有しても良い。第１磁性層２１は、上記の第１元素及び上記の第２元素を含む合金を含んでも良い。このような合金は、負の分極を有する。
第１磁性層２１が負の分極を有する場合、例えば、正分極の材料（ＦｅＣｏ合金など）を含む第１シールド３１からの反射スピントルクと、第１磁性層２１による透過スピントルクと、が加算される。これにより、第２磁性層２２の磁化反転が容易になる。
磁気ヘッド１１０及び１１１において、第２磁性層２２は、例えば、正の分極を有する強磁性材料を含む好ましい。第２磁性層２２は、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１磁性層２１及び第２磁性層２２において、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つの濃度が５０原子％以上である。例えば、第２磁性層２２は、ＦｅＣｏ膜、ＮｉＦｅ膜、及び、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ積層体よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ積層体は、複数のＣｏＦｅ膜と、複数のＣｏＦｅ膜の間に設けられたＮｉＦｅ膜と、を含む。ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ積層体はにおいて、ＣｏＦｅ膜の厚さ及びＮｉＦｅ膜の厚さを調整することで、高い飽和磁化Ｍｓが得やすくなる。これにより、大きな磁界を発生し易くなる。ＣｏＦｅ膜の厚さ及びＮｉＦｅ膜の厚さを調整することで、例えば、垂直磁気異方性が生じやすくなる。これにより、第２磁性層２２の磁化２２Ｍが反転し易くなる。
例えば、第２磁性層２２は、第１材料層、第２材料層及び第３材料層よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１材料層は、ＣｏＦｅを含む。第２材料層は、第１ＣｏＦｅ層と、第２ＣｏＦｅ層と、第１ＣｏＦｅ層と第２ＣｏＦｅ層との間に設けられたＮｉＦｅ層と、を含む。第３材料層は、複数のＣｏＦｅ層と、複数のＣｏＦｅ層の間に設けられたＮｉ層と、を含む。
一方、第２磁性層２２と同様な正分極の材料を第１磁性層２１に用いると、正の透過スピントルクと正の反射スピントルクとの組み合わせになる。このため、第２磁性層２２が受け取るスピントルクが相殺され、第２磁性層２２の磁化反転が困難になる。第１磁性層２１に正分極の材料を用いる場合には、例えば、以下に説明するような第３磁性層が設けられることが好ましい。
図８は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。
図８に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド１１３においては、積層体２０は、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第１層２５及び第１非磁性層４１に加えて、第３磁性層２３及び第３非磁性層４３を含む。
第２磁性層２２は、第１層２５と第３非磁性層４３との間にある。第３非磁性層は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。例えば、第３非磁性層４３の厚さｔ４３は、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である。
第２磁性層２２と第３磁性層２３との間に第３非磁性層４３がある。例えば、第３非磁性層４３と第１シールド３１との間に、第３磁性層２３がある。
磁気ヘッド１１３において、第３磁性層２３は、負の分極を有する材料を含む。例えば、第３磁性層２３は、上記の第１元素及び第２元素を含む。磁気ヘッド１１３において、第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、正分極を有する材料を含む。
図８に示すように、磁気ヘッド１１３において、第１シールド３１から磁極３０への向きの電子流ｊｅ１が流れる。磁極３０から第１シールド３１への向きの電流ｉ１が流れる。例えば、第１磁性層２１において、正の反射のスピントルクトランスファが生じ、スピンは、第２磁性層２２に作用する。第３磁性層２３において、負の透過スピントルクトランスファが生じ、スピンは、第２磁性層２２に作用する。２つのスピンの加算により、第２磁性層２２の磁化２２Ｍがより効率的に反転する。磁気ヘッド１１３においても、記録密度の向上が可能な磁気記録装置を提供できる。
磁気ヘッド１１３においては、第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、正の分極を有する強磁性材料を含む。第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１磁性層２１及び第２磁性層２２において、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つの濃度が５０原子％以上である。例えば、第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、ＦｅＣｏ膜、ＮｉＦｅ膜、及び、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ積層体よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ積層体は、複数のＣｏＦｅ膜と、複数のＣｏＦｅ膜の間に設けられたＮｉＦｅ膜と、を含む。ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ積層体において、ＣｏＦｅ膜の厚さ及びＮｉＦｅ膜の厚さを調整することで、高い飽和磁化Ｍｓが得やすくなる。これにより、大きな磁界を発生し易くなる。ＣｏＦｅ膜の厚さ及びＮｉＦｅ膜の厚さを調整することで、例えば、垂直磁気異方性が生じやすくなる。これにより、第２磁性層２２の磁化２２Ｍが反転し易くなる。磁気ヘッド１１３において、第１磁性層２１及び第２磁性層２２は、例えば、上記の第１材料層、第２材料層及び第３材料層よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
図９は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。
図８に例示する磁気ヘッド１１４においては、第１磁性層２１は、磁極３０と接する。例えば、第１磁性層２１は、磁極３０と磁気結合する。第１磁性層２１が磁極３０と磁気結合することで、第１磁性層２１の磁化２１Ｍがより安定になる。第２磁性層２２の磁化２２Ｍを安定して反転し易くなる。磁気ヘッド１１４においても、記録密度の向上が可能な磁気記録装置を提供できる。
磁気ヘッド１１４においては、積層体２０は、第３非磁性層４３を含んでいる。既に説明したように、第２磁性層２２は、第１層２５と第３非磁性層４３との間にある。第３非磁性層４３は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３非磁性層４３の厚さは、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である。
図１０は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。
図１０に例示する磁気ヘッド１１５においては、積層体２０は、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第１層２５及び第１非磁性層４１に加えて、第２層２６及び第３非磁性層４３を含む。第２磁性層２２は、第１層２５と第３非磁性層４３との間にある。第２層２６は、第２磁性層２２と第３非磁性層４３との間にある。第２層２６は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３非磁性層４３は、例えば、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３非磁性層４３の厚さは、例えば、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である。
磁気ヘッド１１５において、例えば、磁極３０から第１シールド３１への向きの電子流ｊｅ１流れる。例えば、第１シールド３１から磁極３０への向きの電流ｉ１が流れる。例えば、第１磁性層２１は負の分極を有する。
磁気ヘッド１１５において、第１磁性層２１において、負の透過スピントルクトランスファが生じる。第１シールド３１において、正の反射スピントルクトランスファが生じる。これらのスピンが第２磁性層２２に作用する。磁気ヘッド１１５において、第２磁性層２２の磁化２２Ｍは、より効率的に反転する。
磁気ヘッド１１５においては、第２層２６により、シールド３１が第２磁性層２２から受けとる正の透過スピントランスファトルクが減衰する。例えば、シールド３１から第２磁性層へのスピントランスファトルクは維持される。これにより、第３非磁性層４３と接するシールド３１の界面近傍の磁化が安定化する。
実施形態において、第１シールド３１は、Ｃｏ及びＦｅを含む。第１シールド３１は、例えば、正の反射スピントランスファトルクを供給しても良い。
以下、実施形態における動作に関するシミュレーション結果の例を説明する。シミュレーションのモデルは、磁気ヘッド１１０の構成を有する。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）の横軸は、時間ｔｍ（ｎｓｅｃ）である。図１１（ａ）の縦軸は、磁化３０ＭのＸ軸方向の成分３０Ｍｘである。図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）の縦軸は、磁化２２ＭのＸ軸方向の成分２２Ｍｘである。図１１（ｂ）においては、積層体２０に流れる電流密度Ｊ２０は、０×１０８Ａ／ｃｍ２、１×１０８Ａ／ｃｍ２、または、２×１０８Ａ／ｃｍ２である。図１１（ｃ）においては、積層体２０に流れる電流密度Ｊ２０は、３×１０８Ａ／ｃｍ２、４×１０８Ａ／ｃｍ２、または、５×１０８Ａ／ｃｍ２である。
図１１（ａ）に示すように、時間ｔｍが０．４ｎｓｅｃ以上０．５ｎｓｅｃ以下の範囲で、磁化３０Ｍは、反転する。時間ｔｍが上記の範囲でないときは、磁化３０Ｍは、概ね、＋Ｘ軸方向または−Ｘ軸方向の成分が最大となるように、飽和している。
図１１（ｂ）に示すように、電流密度Ｊ２０が０×１０８ｃｍ２、１×１０８ｃｍ２、または、２×１０８ｃｍ２のときは、成分２２Ｍｘの極性は、成分３０Ｍｘの極性と同じである。これに対して、図１１（ｃ）に示すように、電流密度Ｊ２０が３×１０８ｃｍ２、４×１０８ｃｍ２、または、５×１０８ｃｍ２のときは、成分２２Ｍｘの極性は、成分３０Ｍｘの極性に対して逆である。
時間ｔｍが０．１ｎｓｅｃ以上０．４ｎｓｅｃ以下の範囲の特性が、ＳＮ比またはビットエラーレート（ＢＥＲ）に影響を与える。時間ｔｍが０．１ｎｓｅｃ以上０．４ｎｓｅｃの範囲において、電流密度Ｊ２０の上昇に応じて、成分２２Ｍｘは−１（−Ｘ軸方向）から＋１（＋Ｘ軸方向）に向けて変化する。電流密度Ｊ２０の上昇により、磁化２２Ｍは、磁化３０Ｍの方向と反対方向に向けて変化する。
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の横軸は、電流密度Ｊ２０（×１０８Ａ／ｃｍ２）である。図１２の縦軸は、第２磁性層２２の磁化２２Ｍに関するパラメータ２２Ｍａである。パラメータ２２Ｍａは、時間ｔｍが０．１ｎｓｅｃ以上０．４ｎｓｅｃ以下の範囲で平均化した、成分２２Ｍｘである。
図１２に示すように、電流密度Ｊ２０の上昇（ゼロから５×１０８Ａ／ｃｍ２）に応じて、パラメータ２２Ｍａは、負から正へ単調に変化する。この例において、電流密度Ｊ２０が約３×１０８Ａ／ｃｍ２（値Ｊｏとする）のときに、パラメータ２２Ｍａは、ゼロになる。このとき、角度θｍは、９０度となる。
値Ｊｏよりも低い電流密度Ｊ２０では、角度θｍは、９０度よりも小さい。角度θｍが９０度よりも大きいときに、第２磁性層２２の磁化２２Ｍは、磁極３０の磁化３０Ｍと反対に向く。値Ｊｏよりも大きな電流密度Ｊ２０を積層体２０に供給することにより、磁化２２Ｍは、磁極３０の磁化３０Ｍと反対になる。磁化２２Ｍが磁化３０Ｍと反対に向くことで、磁極３０からの記録磁界を磁気記録媒体８０に有効に向かわせることができる。例えば、積層体２０を用いない記録ヘッドに比べて、高いＳＮ比が得られる。積層体２０を用いない記録ヘッドに比べて、高いＢＥＲが得られる。
以下、実施形態に係る磁気ヘッド及び磁気記録媒体の例について説明する。以下では、図６に例示した磁気ヘッド１１１について説明する。以下の説明は、実施形態に係る他の磁気ヘッドに適用できる。
図１３は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。
図１４は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的斜視図である。
図１５は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。
図１３は、図１５の一部の拡大図である。
図１４に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド１１１は、磁気記録媒体８０と共に用いられる。実施形態に係る磁気記録装置２１０は、磁気ヘッド１１１及び磁気記録媒体８０を含む。この例では、磁気ヘッド１１１は、記録部６０及び再生部７０を含む。磁気ヘッド１１１の記録部６０により、磁気記録媒体８０に情報が記録される。再生部７０により、磁気記録媒体８０に記録された情報が再生される。
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、を含む。磁気記録層８１の磁化８３が記録部６０により制御される。
再生部７０は、例えば、第１再生磁気シールド７２ａ、第２再生磁気シールド７２ｂ、及び磁気再生素子７１を含む。磁気再生素子７１は、第１再生磁気シールド７２ａと第２再生磁気シールド７２ｂとの間に設けられる。磁気再生素子７１は、磁気記録層８１の磁化８３に応じた信号を出力可能である。
図１４に示すように、磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５の方向に、磁気ヘッド１１１に対して相対的に移動する。磁気ヘッド１１１により、任意の位置において、磁気記録層８１の磁化８３に対応する情報が制御される。磁気ヘッド１１１により、任意の位置において、磁気記録層８１の磁化８３に対応する情報が再生される。
図１５に示すように、磁気ヘッド１１１において、コイル３０ｃが設けられる。記録回路３０Ｄから、コイル３０ｃに記録電流Ｉｗが供給される。磁極３０から、記録電流Ｉｗに応じた記録磁界が磁気記録媒体８０に印加される。
図１５に示すように、磁極３０は、媒体対向面３０Ｆを含む。媒体対向面３０Ｆは、例えば、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）である。媒体対向面３０Ｆは、例えば、磁気記録媒体８０に対向する。
媒体対向面３０Ｆに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
Ｚ軸方向は、例えば、ハイト方向である。Ｘ軸方向は、例えば、ダウントラック方向である。Ｙ軸方向は、例えば、クロストラック方向である。
図１５に示すように、電気回路２０Ｄが、積層体２０に電気的に接続される。この例では、積層体２０は、磁極３０及び第１シールド３１と電気的に接続される。磁気ヘッド１１１に、第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２が設けられる。第１端子Ｔ１は、配線Ｗ１及び磁極３０を介して積層体２０と電気的に接続される。第２端子Ｔ２は、配線Ｗ２及び第１シールド３１を介して積層体２０と電気的に接続される。電気回路２０Ｄから、例えば、電流（例えば、直流電流）が積層体２０に供給される。
図１５に示すように、記録部６０において、第２シールド３２が設けられても良い。第２シールド３２と第１シールド３１との間に磁極３０が設けられる。第１シールド３１、第１シールド３１及び磁極３０の周りに、絶縁部３０ｉが設けられる。
図１３に示すように、この例では、磁極３０から第１シールド３１に向かう第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に対して傾斜しても良い。第１方向Ｄ１は、積層体２０の積層方向に対応する。Ｘ軸方向は、磁極３０の媒体対向面３０Ｆに沿う。第１方向Ｄ１と媒体対向面３０Ｆとの間の角度を角度θ１とする。角度θ１は、例えば、１５度以上３０度以下である。角度θ１は、０度でも良い。
第１方向Ｄ１が、Ｘ軸方向に対して傾斜する場合、層の厚さ（例えば厚さｔ２１など）は、第１方向Ｄ１に沿う長さに対応する。
（第２実施形態）
第２実施形態は、磁気記録装置２１０に係る。磁気記録装置２１０は、磁気ヘッド１１０と、磁気ヘッド１１０により情報が記録される磁気記録媒体８０と、を含む。以下、実施形態に係る磁気記録装置の例について説明する。磁気記録装置は、磁気記録再生装置でも良い。磁気ヘッドは、記録部と再生部とを含んでも良い。
図１６は、第２実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的斜視図である。
図１６は、ヘッドスライダを例示している。
磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ１５９に設けられる。ヘッドスライダ１５９は、例えばＡｌ２Ｏ３／ＴｉＣなどを含む。ヘッドスライダ１５９は、磁気記録媒体の上を、浮上または接触しながら、磁気記録媒体に対して相対的に運動する。
ヘッドスライダ１５９は、例えば、空気流入側１５９Ａ及び空気流出側１５９Ｂを有する。磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ１５９の空気流出側１５９Ｂの側面などに配置される。これにより、磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体に対して相対的に運動する。
図１７は、第２実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的斜視図である。
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第２実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的斜視図である。
図１７に示すように、実施形態に係る磁気記録装置１５０においては、ロータリーアクチュエータが用いられる。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ１８０Ｍに装着される。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ１８０Ｍにより矢印ＡＲの方向に回転する。スピンドルモータ１８０Ｍは、駆動装置制御部からの制御信号に応答する。本実施形態に係る磁気記録装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。磁気記録装置１５０は、記録媒体１８１を含んでもよい。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。例えば、磁気記録装置１５０は、ハイブリッドＨＤＤ（Hard Disk Drive）でも良い。
ヘッドスライダ１５９は、記録用媒体ディスク１８０に記録する情報の、記録及び再生を行う。ヘッドスライダ１５９は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に設けられる。ヘッドスライダ１５９の先端付近に、実施形態に係る磁気ヘッドが設けられる。
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１５９の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力と、がバランスする。ヘッドスライダ１５９の媒体対向面と、記録用媒体ディスク１８０の表面と、の間の距離が、所定の浮上量となる。実施形態において、ヘッドスライダ１５９は、記録用媒体ディスク１８０と接触しても良い。例えば、接触走行型が適用されても良い。
サスペンション１５４は、アーム１５５（例えばアクチュエータアーム）の一端に接続されている。アーム１５５は、例えば、ボビン部などを有する。ボビン部は、駆動コイルを保持する。アーム１５５の他端には、ボイスコイルモータ１５６が設けられる。ボイスコイルモータ１５６は、リニアモータの一種である。ボイスコイルモータ１５６は、例えば、駆動コイル及び磁気回路を含む。駆動コイルは、アーム１５５のボビン部に巻かれる。磁気回路は、永久磁石及び対向ヨークを含む。永久磁石と対向ヨークとの間に、駆動コイルが設けられる。サスペンション１５４は、一端と他端とを有する。磁気ヘッドは、サスペンション１５４の一端に設けられる。アーム１５５は、サスペンション１５４の他端に接続される。
アーム１５５は、ボールベアリングによって保持される。ボールベアリングは、軸受部１５７の上下の２箇所に設けられる。アーム１５５は、ボイスコイルモータ１５６により回転及びスライドが可能である。磁気ヘッドは、記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動可能である。
図１８（ａ）は、磁気記録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。
図１８（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１８（ａ）に示すように、ヘッドスタックアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、ヘッドジンバルアセンブリ１５８と、支持フレーム１６１と、を含む。ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１の延びる方向は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の延びる方向とは逆である。支持フレーム１６１は、ボイスコイルモータ１５６のコイル１６２を支持する。
図１８（ｂ）に示すように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延びたアーム１５５と、アーム１５５から延びたサスペンション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１５９が設けられる。ヘッドスライダ１５９に、実施形態に係る磁気ヘッドが設けられる。
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、磁気ヘッドが設けられたヘッドスライダ１５９と、サスペンション１５４と、アーム１５５と、を含む。ヘッドスライダ１５９は、サスペンション１５４の一端に設けられる。アーム１５５は、サスペンション１５４の他端と接続される。
サスペンション１５４は、例えば、信号の記録及び再生用のリード線（図示しない）を有する。サスペンション１５４は、例えば、浮上量調整のためのヒーター用のリード線（図示しない）を有しても良い。サスペンション１５４は、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）を有しても良い。これらのリード線と、磁気ヘッドに設けられた複数の電極と、が電気的に接続される。
磁気記録装置１５０において、信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。信号処理部１９０は、信号処理部１９０の入出力線は、例えば、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接続される。
本実施形態に係る磁気記録装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドと、可動部と、位置制御部と、信号処理部と、を含む。可動部は、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する。位置制御部は、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信号処理部は、磁気ヘッドを用いた磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。
例えば、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、例えば、ヘッドスライダ１５９を含む。上記の位置制御部は、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含む。
実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んでも良い。
（構成１）
磁気ヘッドと、
電気回路と、
を備え、
前記磁気ヘッドは、
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を含み、
前記積層体は、
第１磁性層と、
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、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層と、
前記第１磁性層と前記第１層との間に設けられた第１非磁性層と、
を含み、
前記積層体に流れる電流密度の変化に対する前記積層体の電気抵抗の変化率は、前記電流密度が第１範囲のときに第１値を有し、前記電流密度が第２範囲のときに第２値を有し、前記電流密度が第３範囲のときに第３値を有し、前記第２範囲は、前記第１範囲と前記第３範囲との間にあり、前記第２値は、前記第１値よりも高く、前記第２値は、前記第３値よりも高く、
前記電気回路は、前記第３範囲内の電流密度の電流を前記積層体に供給する、磁気記録装置。
（構成２）
前記第１層は、前記第１非磁性層及び前記第２磁性層と接する、構成１記載の磁気記録装置。
（構成３）
前記第１非磁性層は、前記第１磁性層及び前記第１層と接する、構成２記載の磁気記録装置。
（構成４）
前記第２磁性層は、前記第１磁性層と前記第１シールドとの間にある、構成１〜３のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成５）
前記第１磁性層は、
Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、
Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、
を含む、構成１〜４のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成６）
前記第１磁性層は、前記第１元素及び前記第２元素を含む合金を含む、構成５記載の磁気記録装置。
（構成７）
前記第２磁性層は、第１材料層、第２材料層及び第３材料層よりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第１材料層は、ＣｏＦｅを含み、
前記第２材料層は、第１ＣｏＦｅ層と、第２ＣｏＦｅ層と、前記第１ＣｏＦｅ層と前記第２ＣｏＦｅ層との間に設けられたＮｉＦｅ層と、を含み、
前記第３材料層は、複数のＣｏＦｅ層と、前記複数のＣｏＦｅ層の間に設けられたＮｉ層と、を含む、構成１〜６のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成８）
前記第１非磁性層は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１〜７のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成９）
前記第１磁性層の厚さは、１ｎｍ以上８ｎｍ未満である、構成１〜８のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成１０）
前記第１層の厚さは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ未満である、構成１〜９のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成１１）
前記第１非磁性層の厚さは、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である、構成１〜１０のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成１２）
前記第２磁性層の厚さは、３ｎｍ以上９ｎｍ以下である、構成１〜１１のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成１３）
前記積層体は、第２非磁性層をさらに含み、
前記第１磁性層は、前記第２非磁性層と前記第１非磁性層との間にあり、
前記第２非磁性層は、Ｔａ、Ｃｒ及びＣｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第２非磁性層の厚さは、２ｎｍ以上５ｎｍ以下である、構成１〜１２のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成１４）
前記積層体は、第３非磁性層をさらに含み、
前記第２磁性層は、前記第１層と前記第３非磁性層との間にあり、
前記第３非磁性層は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第３非磁性層の厚さは、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である、構成１〜１３のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成１５）
前記積層体は、第３磁性層をさらに含み、
前記第２磁性層と前記第３磁性層との間に前記第３非磁性層がある、構成１４記載の磁気記録装置。
（構成１６）
前記積層体は、第３非磁性層及び第３磁性層をさらに含み、
前記第２磁性層と前記第３磁性層との間に前記第３非磁性層があり、
前記第３磁性層は、
Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第３元素と、
Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第４元素と、
を含み、
前記第１磁性層及び前記第２磁性層は、第１材料層、第２材料層及び第３材料層よりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第１材料層は、ＣｏＦｅを含み、
前記第２材料層は、第１ＣｏＦｅ層と、第２ＣｏＦｅ層と、前記第１ＣｏＦｅ層と前記第２ＣｏＦｅ層との間に設けられたＮｉＦｅ層と、を含み、
前記第３材料層は、複数のＣｏＦｅ層と、前記複数のＣｏＦｅ層の間に設けられたＮｉ層と、を含む、構成１〜４のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成１７）
前記第１磁性層は、前記磁極と接する、構成１〜１２のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成１８）
前記積層体は、第３非磁性層をさらに含み、
前記第２磁性層は、前記第１層と前記第３非磁性層との間にあり、
前記第３非磁性層は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第３非磁性層の厚さは、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である、構成１〜１３のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成１９）
前記積層体は、第２層及び第３非磁性層をさらに含み、
前記第２磁性層は、前記第１層と前記第３非磁性層との間にあり、
前記第２層は、前記第２磁性層と前記第３非磁性層との間にあり、
前記第２層は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１〜１２のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成２０）
前記第３非磁性層は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第３非磁性層の厚さは、１ｎｍ以上４ｎｍ以下である、構成１９記載の磁気記録装置。
（構成２１）
前記第１シールドは、Ｃｏ及びＦｅを含む、構成１〜２０のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成２２）
前記磁気ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体をさらに備え、
前記積層体は、交流磁界を発生しない、または、前記積層体から発生する交流磁界の周波数は、前記磁気記録媒体の磁気共鳴周波数よりも高い、構成１〜２１のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
（構成２３）
磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体と、
を備え、
前記磁気ヘッドは、
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を含み、
前記積層体は、
第１磁性層と、
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、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層と、
前記第１磁性層と前記第１層との間に設けられた第１非磁性層と、
を含み、
前記積層体は、交流磁界を発生しない、または、前記積層体から発生する交流磁界の周波数は、前記磁気記録媒体の磁気共鳴周波数よりも高い、磁気記録装置。
（構成２４）
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
第１磁性層と、
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、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層と、
前記第１磁性層と前記第１層との間に設けられた第１非磁性層と、
を含み、
前記積層体に流れる電流密度の変化に対する前記積層体の電気抵抗の変化率は、前記電流密度が第１範囲のときに第１値を有し、前記電流密度が第２範囲のときに第２値を有し、前記電流密度が第３範囲のときに第３値を有し、前記第２範囲は、前記第１範囲と前記第３範囲との間にあり、前記第２値は、前記第１値よりも高く、前記第２値は、前記第３値よりも高く、
前記積層体には、前記第３範囲内の電流密度の電流が供給される、磁気ヘッド。
（構成２５）
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
第１磁性層と、
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、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層と、
前記第１磁性層と前記第１層との間に設けられた第１非磁性層と、
を含み、
前記第２磁性層の厚さは、３ｎｍ以上９ｎｍ以下である、磁気ヘッド。
（構成２６）
前記第１磁性層は、
Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、
Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、
を含む、構成２５記載の磁気ヘッド。
（構成２７）
前記積層体は、第２非磁性層をさらに含み、
前記第１磁性層は、前記第２非磁性層と前記第１非磁性層との間にあり、
前記第２非磁性層は、Ｔａ、Ｃｒ及びＣｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第２非磁性層の厚さは、２ｎｍ以上５ｎｍ以下である、構成２５または２６に記載の磁気ヘッド。
実施形態によれば、記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録装置が提供できる。
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、磁気ヘッドに含まれる磁極、第１シールド、第２シールド、積層体、磁性層、非磁性層、層及び配線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。
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。
２０…積層体、 ２０Ｄ…電気回路、 ２１〜２３…第１〜第３磁性層、 ２１Ｍ、２２Ｍ…磁化、 ２２Ｍａ…パラメータ、 ２２Ｍｘ…成分、 ２５…第１層、 ２６…第２層、 ３０…磁極、 ３０Ｄ…記録回路、 ３０Ｆ…媒体対向面、 ３０Ｍ…磁化、 ３０Ｍｘ…成分、 ３０ｃ…コイル、 ３０ｉ…絶縁部、 ３１、３２…第１、第２シールド、 ３１Ｍ…磁化、 ４１〜４３…第１〜第３非磁性層、 ６０…記録部、 ７０…再生部、 ７１…磁気再生素子、 ７２ａ、７２ｂ…第１、第２再生磁気シールド、 ８０…磁気記録媒体、 ８１…磁気記録層、 ８２…媒体基板、 ８３…磁化、 ８５…媒体移動方向、 θ１…角度、 １１０〜１１５…磁気ヘッド、 １５０…磁気記録装置、 １５４…サスペンション、 １５５…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、 １５９…ヘッドスライダ、 １５９Ａ…空気流入側、 １５９Ｂ…空気流出側、 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、 １８０Ｍ…スピンドルモータ、 １８１…記録媒体、 １９０…信号処理部、 ２１０…磁気記録装置、 ＡＲ…矢印、 ＢＥＲ１…変化分、 Ｄ１…第１方向、 Ｇ…ゲイン、 Ｉｗ…記録電流、 Ｊ２０…電流密度、 ＪＲ１〜ＪＲ３…第１〜第３範囲、 Ｊｏ…値、 Ｊｔｈ…しきい値、 Ｌｇ…距離、 ＯＷ１…変化分、 Ｒ１…電気抵抗、 ＳＴ１、ＳＴ２…第１、第２状態、 Ｓｐ…変化、 Ｔ１、Ｔ２…第１、第２端子、 Ｖ１…印加電圧、 Ｗ１、Ｗ２…配線、 ｉ１…電流、 ｊｅ１…電子流、 ｓｐ１〜ｓｐ９…試料、 ｔ２１、ｔ２２、ｔ２５、ｔ４１、ｔ４２、ｔ４３…厚さ、 ｔｍ…時間

Claims (14)

  1. 磁気ヘッドと、
    電気回路と、
    を備え、
    前記磁気ヘッドは、
    磁極と、
    第１シールドと、
    前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
    を含み、
    前記積層体は、
    第１磁性層と、
    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、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層と、
    前記第１磁性層と前記第１層との間に設けられた第１非磁性層と、
    を含み、
    前記積層体に流れる電流密度の変化に対する前記積層体の電気抵抗の変化率は、前記電流密度が第１範囲のときに第１値を有し、前記電流密度が第２範囲のときに第２値を有し、前記電流密度が第３範囲のときに第３値を有し、前記第２範囲は、前記第１範囲と前記第３範囲との間にあり、前記第２値は、前記第１値よりも高く、前記第２値は、前記第３値よりも高く、
    前記電気回路は、前記第３範囲内の電流密度の電流を前記積層体に供給する、磁気記録装置。
  2. 前記第１層は、前記第１非磁性層及び前記第２磁性層と接する、請求項１記載の磁気記録装置。
  3. 前記第１非磁性層は、前記第１磁性層及び前記第１層と接する、請求項２記載の磁気記録装置。
  4. 前記第２磁性層は、前記第１磁性層と前記第１シールドとの間にある、請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
  5. 前記第１磁性層は、
    Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、
    Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、
    を含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
  6. 前記第２磁性層の厚さは、３ｎｍ以上９ｎｍ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装置。
  7. 前記積層体は、第３非磁性層をさらに含み、
    前記第２磁性層は、前記第１層と前記第３非磁性層との間にあり、
    前記第３非磁性層は、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
    前記第３非磁性層の厚さは、１ｎｍ以上４ｎｍ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装置。
  8. 前記積層体は、第２層及び第３非磁性層をさらに含み、
    前記第２磁性層は、前記第１層と前記第３非磁性層との間にあり、
    前記第２層は、前記第２磁性層と前記第３非磁性層との間にあり、
    前記第２層は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
  9. 前記磁気ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体をさらに備え、
    前記積層体は、交流磁界を発生しない、または、前記積層体から発生する交流磁界の周波数は、前記磁気記録媒体の磁気共鳴周波数よりも高い、請求項１〜８のいずれか１つに記載の磁気記録装置。
  10. 磁気ヘッドと、
    前記磁気ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体と、
    を備え、
    前記磁気ヘッドは、
    磁極と、
    第１シールドと、
    前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
    を含み、
    前記積層体は、
    第１磁性層と、
    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、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層と、
    前記第１磁性層と前記第１層との間に設けられた第１非磁性層と、
    を含み、
    前記積層体は、交流磁界を発生しない、または、前記積層体から発生する交流磁界の周波数は、前記磁気記録媒体の磁気共鳴周波数よりも高い、磁気記録装置。
  11. 磁極と、
    第１シールドと、
    前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
    を備え、
    前記積層体は、
    第１磁性層と、
    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、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層と、
    前記第１磁性層と前記第１層との間に設けられた第１非磁性層と、
    を含み、
    前記積層体に流れる電流密度の変化に対する前記積層体の電気抵抗の変化率は、前記電流密度が第１範囲のときに第１値を有し、前記電流密度が第２範囲のときに第２値を有し、前記電流密度が第３範囲のときに第３値を有し、前記第２範囲は、前記第１範囲と前記第３範囲との間にあり、前記第２値は、前記第１値よりも高く、前記第２値は、前記第３値よりも高く、
    前記積層体には、前記第３範囲内の電流密度の電流が供給される、磁気ヘッド。
  12. 磁極と、
    第１シールドと、
    前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
    を備え、
    前記積層体は、
    第１磁性層と、
    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、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧＤ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層と、
    前記第１磁性層と前記第１層との間に設けられた第１非磁性層と、
    を含み、
    前記第２磁性層の厚さは、３ｎｍ以上９ｎｍ以下である、磁気ヘッド。
  13. 前記第１磁性層は、
    Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、
    Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素と、
    を含む、請求項１２記載の磁気ヘッド。
  14. 前記積層体は、第２非磁性層をさらに含み、
    前記第１磁性層は、前記第２非磁性層と前記第１非磁性層との間にあり、
    前記第２非磁性層は、Ｔａ、Ｃｒ及びＣｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
    前記第２非磁性層の厚さは、２ｎｍ以上５ｎｍ以下である、請求項１２または１３に記載の磁気ヘッド。
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