JP2021190148A - 磁気ヘッド及び磁気記録装置 - Google Patents

磁気ヘッド及び磁気記録装置 Download PDF

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Abstract

【課題】安定した動作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、磁気ヘッドは、第1磁極と、第2磁極と、前記第1磁極と前記第2磁極との間に設けられた積層体と、を含む。前記積層体は、第1磁性部材と、前記第1磁性部材と、前記第2磁極との間に設けられた第2磁性部材と、前記第1磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第1層と、前記第2磁性部材と前記第2磁極との間に設けられCuを含む第2層と、を含む。前記第1磁性部材は、複数の第1磁性領域と、第1非磁性領域と、を含む。前記複数の第1磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含む。前記第1非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第2元素を含む。【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。
磁気記録装置において、磁性層を含む積層体を用いた磁気ヘッドが設けられる。磁気記録装置において、安定した動作が望まれる。
特開2002−92826号公報
本発明の実施形態は、安定した動作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、磁気ヘッドは、第1磁極と、第2磁極と、前記第1磁極と前記第2磁極との間に設けられた積層体と、を含む。前記積層体は、第1磁性部材と、前記第1磁性部材と、前記第2磁極との間に設けられた第2磁性部材と、前記第1磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第1層と、前記第2磁性部材と前記第2磁極との間に設けられCuを含む第2層と、を含む。前記第1磁性部材は、複数の第1磁性領域と、第1非磁性領域と、を含む。前記複数の第1磁性領域の1つから前記複数の第1磁性領域の別の1つへの方向は、前記第1磁極から前記第2磁極への第1方向に沿う。前記第1非磁性領域は、前記複数の第1磁性領域の前記1つと、前記複数の第1磁性領域の前記別の1つと、の間にある。前記複数の第1磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含む。前記第1非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第2元素を含む。前記第1非磁性領域は、Cuを含まない、または、前記第1非磁性領域に含まれる前記Cuの濃度は、前記第1層におけるCuの濃度よりも低い。前記第2磁性部材は、複数の第2磁性領域と、第2非磁性領域と、を含む。前記複数の第2磁性領域の1つから前記複数の第2磁性領域の別の1つへの方向は、前記第1方向に沿う。前記第2非磁性領域は、前記複数の第2磁性領域の前記1つと、前記複数の第2磁性領域の前記別の1つと、の間にある。前記複数の第2磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第3元素を含む。前記第2非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第4元素を含む。前記第2非磁性領域は、Cuを含まない、または、前記第2非磁性領域に含まれる前記Cuの濃度は、前記第2層におけるCuの濃度よりも低い。
図1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2は、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3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4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5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6は、第2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7は、第2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8(a)〜図8(d)は、実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。 図9は、実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。 図10は、実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的斜視図である。 図11は、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12は、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13(a)及び図13(b)は、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2は、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に示すように、第1実施形態に係る磁気記録装置210は、磁気ヘッド110と、電気回路20Dと、を含む。例えば、磁気ヘッド110に記録部60が設けられる。後述するように、磁気ヘッド110は、再生部を含んでも良い。
磁気記録装置210は、磁気記録媒体80を含んでも良い。磁気ヘッド110の記録部60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に示すように、磁気ヘッド110は、第1磁極31、第2磁極32及び積層体20Sを含む。積層体20Sは、第1磁極31と第2磁極32との間に設けられる。第1磁極31は、例えば、主磁極である。第2磁極32は、例えば、トレーリングシールドである。実施形態において、第2磁極32が主磁極で、第1磁極31がトレーリングシールドでも良い。
第1磁極31及び第2磁極32は、例えば、磁気回路を形成する。第1磁極31(または/及び第2磁極32)にコイル30cが設けられる。例えば、記録回路30Dから、コイル30cに記録電流Iwが供給される。第1磁極31から、コイル30cに流れる記録電流Iw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2磁極32に向かう。
第1磁極31から第2磁極32への方向D1は、例えば、X軸方向に沿う。X軸方向に対して垂直な1つの方向をZ軸方向とする。X軸方向及びZ軸方向に対して垂直な方向をY軸方向とする。
積層体20Sに電流Isが供給されることが可能である。例えば、後述するように、第1磁極31及び第2磁極32を介して、積層体20Sに電流Isが供給される。
1つの例において、電流Isにより、積層体20Sに含まれる磁性層の磁化の向きが反転する。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。別の例において、電流Isにより、積層体20Sに含まれる磁性層の磁化が発振する。これにより、例えば、MAMR(Microwave Assisted Magnetic Recording)が実施される。第1実施形態においては、電流Isにより、積層体20Sに含まれる磁性層の磁化の向きが反転する。
図2に示すように、第1磁極31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。
例えば、媒体対向面30Fに対して垂直な方向がZ軸方向に対応する。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2に示すように、電気回路20Dが、積層体20Sに電気的に接続される。この例では、積層体20Sは、第1磁極31及び第2磁極32と電気的に接続される。磁気ヘッド110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、第1配線W1及び第1磁極31を介して積層体20Sと電気的に接続される。第2端子T2は、第2配線W2及び第2磁極32を介して積層体20Sと電気的に接続される。電気回路20Dから、電流Is(例えば、直流電流)が積層体20Sに供給される。
図2に示すように、記録部60において、シールド33が設けられても良い。シールド33と第2磁極32との間に第1磁極31が設けられる。シールド33、第1磁極31及び第2磁極32の周りに、絶縁部30iが設けられる。
図1は、図2の矢印AR1からみた図に対応する。
図1に示すように、磁気ヘッド110の積層体20Sは、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22を含む。第2磁性部材12Mは、第1磁性部材11Mと、第2磁極32との間に設けられる。
第1層21は、第1磁性部材11Mと第2磁性部材12Mとの間に設けられる。第1層21は、Cuを含む。第1層21は、例えば、Cu層である。第1層21は、非磁性層である。
第2層22は、第2磁性部材12Mと第2磁極32との間に設けられる。第2層22は、Cuを含む。第2層22は、例えばCu層である。第2層22は、非磁性層である。
第1磁性部材11Mから第2磁性部材12Mへの方向を第1方向とする。第1方向をX軸方向とする。第1方向は、例えば、図2に例示した方向D1に沿う。第1方向(X軸方向)は、例えば積層方向に対応する。第1層21及び第2層22は、実質的にX−Y平面に沿う。
図1に示すように、第1磁性部材11Mは、複数の第1磁性領域11mと、第1非磁性領域11nと、を含む。複数の第1磁性領域11mの1つから複数の第1磁性領域11mの別の1つへの方向は、第1磁極31から第2磁極32への第1方向に沿う。第1方向は、例えば、実質的にX軸方向でよい。
第1非磁性領域11nは、複数の第1磁性領域11mの1つと、複数の第1磁性領域11mの別の1つと、の間にある。この例では、複数の第1非磁性領域11nが設けられる。複数の第1磁性領域11mの1つは、複数の第1非磁性領域11nの1つと、複数の第1非磁性領域11nの別の1つと、の間にある。
複数の第1磁性領域11mは、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含む。複数の第1非磁性領域11nは、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第2元素を含む。第1非磁性領域11nは、Cuを含まない。または、第1非磁性領域11nに含まれるCuの濃度は、第1層21におけるCuの濃度よりも低い。
第2磁性部材12Mは、複数の第2磁性領域12mと、第2非磁性領域12nと、を含む。複数の第2磁性領域12mの1つから複数の第2磁性領域12mの別の1つへの方向は、上記の第1方向(例えばX軸方向)に沿う。第2非磁性領域12nの1つは、複数の第2磁性領域11mの1つと、複数の第2磁性領域12mの別の1つと、の間にある。この例では、複数の第2非磁性領域12nが設けられる。複数の第2磁性領域12mの1つは、複数の第2非磁性領域12nの1つと、複数の第2非磁性領域12nの別の1つと、の間にある。
複数の第2磁性領域12mは、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第3元素を含む。第2非磁性領域12nは、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第4元素を含む。第2非磁性領域12nは、Cuを含まない。または、第2非磁性領域12nに含まれるCuの濃度は、第2層22におけるCuの濃度よりも低い。
この例では、積層体20Sは、第1中間非磁性層27n及び第2磁極側中間層25bをさらに含む。第1中間非磁性層27nは、第1磁極31第1磁性部材11Mと、の間にある。第1中間非磁性層27nは、例えば、Ta、Ru及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1中間非磁性層27nが設けられることで、第1磁極31と第1磁性部材11Mとの間の磁気結合が実質的に遮断される。
第2磁極側中間層25bは、第2磁性部材12Mと第2磁極32との間に設けられる。第2磁極側中間層25bは、Fe、Co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2磁極側中間層25bは、例えば、FeCoを含む。第2磁極側中間層25bが設けられることで、積層体20Sに含まれる磁性層の磁化が制御し易くなる。第2磁極側中間層25bが第2シールド32と接して磁気結合する。第2磁極側中間層25bの磁化の向きは、第2シールド32の磁化の向きと同じとなる。例えば、第2磁性部材12Mからのスピントランスファトルクを受けても、第2磁極側中間層25bの磁化の乱れは僅かである。例えば、第2磁性部材12Mの磁化が、安定して反転する。第2磁極側中間層25bは、例えば、正のスピン分極を有する。第2磁極32が、第2磁極側中間層25bの機能を有しても良い。この場合、第2磁極側中間層25bは省略できる。
実施形態においては、第1磁性部材11Mにおいて、第1元素(例えばFeなど)を含む複数の第1磁性領域11mの間に、第2元素(例えばCrなど)を含む第1非磁性領域11nが設けられる。例えば、複数の第1磁性領域11mと、複数の第1非磁性領域11nと、が交互に設けられても良い。このような構成により、第1磁性部材11Mは、安定した大きな負のスピン分極を有することができる。第2磁性部材12Mも、負のスピン分極を安定して有することができる。
例えば、第1元素(例えばFeなど)と、第2元素(例えばCr)と、を含む合金においては、互いに非固溶の平衡状態を示す。この合金においては、第1元素を含む領域(例えば粒子)と、第2元素を含む領域(例えば粒子)と、に分離して混じり合う傾向がある。第1元素を含む領域(例えば粒子)が小さい場合は、負のスピン分極が生じ易い。例えば、FeとCrとの界面における負のスピン分極が加算される。これにより、負のスピン分極が生じ易い。
一方、熱などが加わると、スピン分極は、正になりやすい。これは、熱が加わることで、第1元素を含む領域(例えば粒子)が大きくなり、さらに、第1元素を含む複数の領域の間の距離が長くなることが原因であると考えられる。例えば、Fe粒子が大きくなることで、正のスピン分極が大きくなる。FeとCrとの界面の量(単位体積あたりの面積)が減少し、FeとCrとの界面における負のスピン分極が減少する。
このように、第1元素(例えばFeなど)と、第2元素(例えばCr)と、を含む合金においては、熱処理などにおいてスピン分極の極性が変化し、スピン分極は正になりやすい。
これに対して、実施形態においては、例えば、第1元素(例えばFeなど)を含む2つの第1磁性領域11mの間に、第2元素を含む非磁性領域11nと、が交互に並ぶ。例えば、第1磁性領域11mが層状であり、第1非磁性領域11nも層状である。これにより、熱処理が行われても、これらの領域は安定である。これらの領域が混じり合うことが抑制できる。第1磁性領域11mの厚さが十分に薄いことで、負のスピン分極が維持される。第1磁性領域11mと第1非磁性領域11nとの間の界面は安定であり、高い密度で存在できる。第1非磁性領域11nの厚さが十分に薄いことで、隣り合う複数の第1磁性領域11mの磁化は一体となる。これにより、例えば、第1磁性部材11Mは、安定して負のスピン分極を有することができる。同様に、第2磁性部材12Mも、負のスピン分極を安定して有することができる。
実施形態においては、このような第1磁性部材11M及び第2磁性部材12Mと、第1層21及び第2層22と、が組み合わされる。積層体20Sに電流Isが供給されると、例えば、第1磁性部材11Mは、例えば、スピン注入層として機能する。第2磁性部材12Mの磁化が、反転する。積層体20Sに含まれる磁性部材の磁化が反転することで、第1磁極31から出た記録磁界は、積層体20Sを通過し難くなる。その結果、記録磁界は、磁気記録媒体80に効果的に印加される。例えば、記録ギャップ(第1磁極31と第2磁極32との間の距離)を小さくした場合でも、記録磁界は、磁気記録媒体80に効果的に印加される。
第1磁性部材11Mは、例えば、負のスピン注入層である。この場合、第2磁極32(または第2磁極側中間層25b)からの正のスピン注入と、第1磁性部材11Mからの負のスピン注入と、が重畳される。例えば、第1磁性部材11Mが正のスピン分極を有する場合は、第2磁極32(または第2磁極側中間層25b)からの正のスピン注入と、第1磁性部材11Mからの正のスピン注入と、が互いに打ち消し合うように作用する。実施形態においては、上記のような第1磁性部材11Mを用いることで、第2磁性部材12Mの磁化が、効果的に反転する。
実施形態においては、熱処理などが行われた後も、第1磁性部材11M及び第2磁性部材12Mにおける磁気的特性が安定であり、高い耐熱性が得られる。実施形態によれば、安定した動作が可能な磁気ヘッドが提供できる。
実施形態において、複数の第1磁性領域11mの1つの第1方向(X軸方向)に沿う長さ(第1磁性領域厚さ11mt)は、例えば、0.15nm以上1.5nm以下である。第1非磁性領域11nの第1方向に沿う長さ(第1非磁性領域厚さ11nt)は、例えば、0.15nm以上1.5nm以下である。
第1磁性領域厚さ11mtが0.15nm(例えば単原子層の厚さ)以上であることで、例えば、第1磁性領域11mが強磁性を有する膜になりやすい。第1磁性領域厚さ11mtが1.5nm以下であることで、例えば、大きい負のスピン分極が得やすい。第1非磁性領域厚さ11ntが0.15nm(例えば単原子層の厚さ)以上であることで、例えば、第1非磁性領域11nによる負のスピン分極が発現しやすい。第1非磁性領域厚さ11ntが1.5nm以下であることで、第1磁性領域11mと第1非磁性領域11nとの間の界面の密度を高く維持し易い。第1非磁性領域厚さ11ntが1.5nm以下であることで、例えば、隣り合う複数の第1磁性領域11mの間の磁気的な結合が安定し易い。
実施形態において、第1磁性領域厚さ11mtは、実用的に、例えば、複数の第1磁性領域11mの1つにおける第1元素のピーク値の1/2となる2つの位置の間の第1方向に沿う距離(半値全幅)として良い。第1非磁性領域厚さ11ntは、実用的に、例えば、複数の第1非磁性領域11nの1つにおける第2元素のピーク値の1/2となる2つの位置の間の第1方向に沿う距離(半値全幅)として良い。
実施形態において、複数の第2磁性領域12mの1つの第1方向(X軸方向)に沿う長さ(第2磁性領域厚さ12mt)は、例えば、0.15nm以上1.5nm以下である。第2非磁性領域12nの第1方向に沿う長さ(第2非磁性領域厚さ12nt)は、例えば、0.15nm以上1.5nm以下である。
第2磁性領域厚さ12mtが0.15nm(例えば単原子層の厚さ)以上であることで、例えば、第2磁性領域12mが強磁性を有する膜になりやすい。第2磁性領域厚さ12mtが1.5nm以下であることで、例えば、大きい負のスピン分極が得やすい。第2非磁性領域厚さ12ntが0.15nm(例えば単原子層の厚さ)以上であることで、例えば、第2非磁性領域12nによる負のスピン分極が発現しやすい。第2非磁性領域厚さ12ntが1.5nm以下であることで、第2磁性領域12mと第2非磁性領域12nとの間の界面の密度を高く維持し易い。第2非磁性領域厚さ12ntが1.5nm以下であることで、例えば、隣り合う複数の第2磁性領域12mの間の磁気的な結合が安定し易い。
実施形態において、第2磁性領域厚さ12mtは、実用的に、例えば、複数の第2磁性領域12mの1つにおける第3元素のピーク値の1/2となる2つの位置の間の第1方向に沿う距離(半値全幅)として良い。第2非磁性領域厚さ12ntは、実用的に、例えば、複数の第2非磁性領域12nの1つにおける第4元素のピーク値の1/2となる2つの位置の間の第1方向に沿う距離(半値全幅)として良い。
実施形態において、複数の第1磁性領域11mは、第2元素(Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つ)を実質的に含まない。または、複数の第1磁性領域11mに含まれる第2元素の濃度は、第1非磁性領域11nにおける第2元素の濃度よりも低い。
第1非磁性領域11nは、第1元素(Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つ)を実質的に含まない。または、第1非磁性領域11nに含まれる第1元素の濃度は、複数の第1磁性領域11mにおける第1元素の濃度よりも低い。
複数の第2磁性領域12mは、第4元素(Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つ)を実質的に含まない。または、複数の第2磁性領域12mに含まれる第4元素の濃度は、第2非磁性領域12nにおける第4元素の濃度よりも低い。
第2非磁性領域12nは、第3元素(Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つ)を実質的に含まない。または、第2非磁性領域12nに含まれる第3元素の濃度は、複数の第2磁性領域12mにおける第3元素の濃度よりも低い。
図1に示すように、第1磁性部材11Mの第1方向(X軸方向)に沿う厚さ(第1磁性部材厚さ11Mt)は、第2磁性部材12Mの第1方向に沿う厚さ(第2磁性部材厚さ12Mt)よりも薄い。この場合に、積層体20Sに供給される電流Isが、第2磁性部材12Mから第1磁性部材11Mへの向きを有することで、積層体20Sに含まれる磁性部材の磁化が効果的に反転する。
第1磁性部材厚さ11Mtは、例えば、第2磁性部材厚さ12Mtの1.5倍以上5倍以下である。例えば、第1磁性部材11Mの磁化は、第2磁性部材12Mからのスピントランスファトルクにより反転する。一方、第2磁性部材12Mの磁化は、第1磁性部材11Mからのスピントランスファトルク、及び、第2磁極32(または第2磁極側中間層25b)のスピントランスファトルクによる反転する。第2磁性部材12Mを第1磁性部材11Mよりも厚くしても、第2磁性部材12Mの磁化は反転できる。例えば、第1磁性部材11M及び第2磁性部材12Mを合わせた磁化反転体積を増大できる。例えば、記録能力が向上する。
実施形態において、第1層21の第1方向(X軸方向)に沿う厚さは、例えば、1nm以上4nm以下である。第2層22の第1方向(X軸方向)に沿う厚さは、例えば、1nm以上4nm以下である。このような厚さにより、例えば、磁性部材の磁化の制御が安定して行える。
既に説明したように、第1中間非磁性層27nが設けられても良い。第1中間非磁性層27nの第1方向(X軸方向)に沿う厚さは、例えば、1nm以上7nm以下である。このような厚さにより、第1磁極31と第1磁性部材11Mとの間の磁気的な結合が安定して遮断できる。
図3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3に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド110aにおいて、積層体20Sは、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22に加えて、磁性中間層25cを含む。磁気ヘッド110aにおいて、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22の構成は、磁気ヘッド110と同様で良い。以下、磁性中間層25cの例について説明する。
磁性中間層25cは、第2磁性部材12Mと第2層22との間に設けられる。磁性中間層25cは、例えば、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含む。磁性中間層25cは、例えば、正のスピン分極を有する。磁性中間層25cが設けられることで、例えば、第2磁極側中間層25bの磁化が安定し易くなる。磁性中間層25cの材料において、例えば、第2磁性部材12Mよりも負のスピン分極が弱くても良い。中間層25cは、例えば、Fe層でも良い。中間層25cは、例えば、FeとCrとを含む合金層でも良い。この合金において、Crの組成比は、30at%以下である。中間層25cは、例えば、NiFe合金層でも良い。
図4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4に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド111において、積層体20Sは、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22に加えて、第3磁性部材13M及び第3層23を含む。磁気ヘッド111において、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22の構成は、磁気ヘッド110と同様で良い。以下、第3磁性部材13M及び第3層23の例について説明する。
第3磁性部材13Mは、第1層21と第2磁性部材12Mとの間に設けられる。第3層23は、第3磁性部材13Mと第2磁性部材12Mとの間に設けられる。第3層23は、Cuを含む。第3層23は、例えば、Cu層で良い。
第3磁性部材13Mは、複数の第3磁性領域13mと、第3非磁性領域13nと、を含む。複数の第3磁性領域13mの1つから複数の第3磁性領域13mの別の1つへの方向は、第1方向(例えばX軸方向)に沿う。第3非磁性領域13nは、複数の第3磁性領域13mの1つと、複数の第3磁性領域13mの別の1つと、の間にある。この例では、複数の第3非磁性領域13nが設けられている。複数の第3磁性領域13mの1つは、複数の第3非磁性領域13nの1つと、複数の第3非磁性領域13nの別の1つと、の間にある。
複数の第3磁性領域13mは、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第5元素を含む。第3非磁性領域13n(例えば複数の第3非磁性領域13nの1つでも良い)は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第6元素を含む。
第3非磁性領域13nは、Cuを含まない。または、第3非磁性領域13nに含まれるCuの濃度は、第3層23におけるCuの濃度よりも低い。
例えば、第3層23は、上記の第6元素を実質的に含まない。または、第3層23における第6元素の濃度は、第3非磁性領域13nにおける第6元素の濃度よりも低い。
例えば、複数の第3磁性領域13mは、第6元素(Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つ)を含まない。または、複数の第3磁性領域13mに含まれる第6元素の濃度は、第3非磁性領域13nにおける第6元素の濃度よりも低い。
第3非磁性領域13nは、第5元素(Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つ)を含まない。第3非磁性領域13nに含まれる第1元素の濃度は、複数の第3磁性領域13mにおける第5元素の濃度よりも低い。
このような第3磁性部材13Mを含む磁気ヘッド111においても、電流Isが供給されることで、積層体20Sに含まれる磁性部材の磁化が安定して反転する。磁気ヘッド111においても、記録磁界は、磁気記録媒体80に効果的に印加される。例えば、記録ギャップを小さくした場合でも、記録磁界は、磁気記録媒体80に効果的に印加される。熱処理などが行われた後も、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M及び第3磁性部材13Mにおける磁気的特性が安定であり、高い耐熱性が得られる。実施形態によれば、安定した動作が可能な磁気ヘッドが提供できる。
磁気ヘッド111においても、例えば、第1磁性部材厚さ11Mtは、第2磁性部材厚さ12Mtよりも薄い。積層体20Sに供給される電流Isは、第2磁性部材12Mから第1磁性部材11Mへの向きを有する。磁気ヘッド111においても、第1中間非磁性層27nが設けられても良い。第1中間非磁性層は、Ta、Ru及びCrよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1中間非磁性層27nの第1方向(例えばX軸方向)に沿う厚さは、例えば、1nm以上7nm以下である。
図5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5に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド112において、積層体20Sは、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22に加えて、第3磁性部材13M及び第3層23を含む。磁気ヘッド112において、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22の構成は、磁気ヘッド110と同様で良い。以下、磁気ヘッド112における第3磁性部材13M及び第3層23の例について説明する。
磁気ヘッド112においても、第3磁性部材13Mは、第1層21と第2磁性部材12Mとの間に設けられる。第3層23は、第3磁性部材13Mと第2磁性部材12Mとの間に設けられ、Cuを含む。
第3磁性部材13Mは、Fe、Co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3磁性部材13Mは、第2元素(Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つ)を実質的に含まない。または、第3磁性部材13Mに含まれる第2元素の濃度は、第1非磁性領域11nにおける第2元素の濃度よりも低い。
磁気ヘッド112においては、第3磁性部材13Mは、正のスピン分極を有する。磁気ヘッド112においても、電流ISが供給されることで、積層体20Sに含まれる磁性部材の磁化が反転する。記録磁界は、磁気記録媒体80に効果的に印加される。磁気ヘッド112においても、安定した動作が可能な磁気ヘッドが提供できる。
図5に示すように、磁気ヘッド112において、積層体20Sは、第1磁極側中間層25aを含む。第1磁極側中間層25aは、第1磁極31と第1磁性部材11Mとの間に設けられる。第1磁極側中間層25aは、例えば、第1材料、第2材料及び第3材料よりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1材料は、アモルファス磁性体を含む。第2材料は、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材料は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つと、Pd、Pt、Ir、Ta、Ru、Rh、Mo、W、Zr、Hf及びNbよりなる群から選択された少なくとも1つと、を含む。第1磁極側中間層25aは、例えば磁性層である。このような、第1磁極側中間層25aが設けられることで、例えば、第1磁極31と第1磁性部材11Mとの間の磁気的な結合が維持されやすい。例えば、電流Isによる磁化の反転が安定して得やすくなる。例えば、第1磁性部材11Mの磁化の向きが、第1磁極31の磁化の向きと同じになりやすい。例えば、第1磁性部材11Mと第1磁極31との間のスピン分極情報の伝達を減衰できる。例えば、第1磁極31の正のスピン分極の影響を受けて第1磁性部材11Mの負のスピン分極が低下することが抑制できる。
第1磁極側中間層25aの第1方向(X軸方向)に沿う厚さは、例えば、1nm以上7nm以下である。
磁気ヘッド112においても、例えば、第1磁性部材厚さ11Mtは、第2磁性部材厚さ12Mtよりも薄い。積層体20Sに供給される電流Isは、第2磁性部材12Mから第1磁性部材11Mへの向きを有する。安定した磁化反転が得られる。
(第2実施形態)
図6は、第2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6に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド120も、第1磁極31と、第2磁極32と、積層体20Sと、を含む。積層体20Sは、第1磁極31と第2磁極32との間に設けられる。磁気ヘッド120も、磁気記録媒体80、電気回路20D、及び、記録回路30Dなどと用いられても良い。磁気ヘッド120は、磁気記録装置210(図2参照)の一部である。第1磁極31、第2磁極32及び積層体20Sは、記録部60(図2参照)に含まれる。
図6に示すように、積層体20Sは、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22を含む。第2磁性部材12Mは、第1磁性部材11Mと第2磁極32との間に設けられる。第1層21は、第1磁性部材11Mと第2磁性部材12Mとの間に設けられる。第1層21は、Cuを含む。第1層21は、例えば、Cu層である。第2層22は、第2磁性部材12Mと第2磁極32との間に設けられる。第2層22は、Cuを含む。第2層22は、例えば、Cu層である。
第1磁性部材11Mは、複数の第1磁性領域11mと、第1非磁性領域11nと、を含む。複数の第1磁性領域11mの1つから複数の第1磁性領域11mの別の1つへの方向は、第1磁極31から第2磁極32への第1方向(例えばX軸方向)に沿う。第1非磁性領域11nは、複数の第1磁性領域11mの1つと、複数の第1磁性領域11mの別の1つと、の間にある。
図6に示すように、この例では、複数の第1非磁性領域11nが設けられる。複数の第1磁性領域11mの1つは、複数の第1非磁性領域11nの1つと、複数の第1非磁性領域11nの別の1つと、の間にある。
複数の第1磁性領域11mは、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含む。第1非磁性領域11n(例えば、複数の第1非磁性領域11nの1つでも良い)は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第2元素を含む。第1非磁性領域11nは、Cuを含まない。または、第1非磁性領域11nに含まれるCuの濃度は、複数の第1層21におけるCuの濃度よりも低い。第1実施形態に関して説明したのと同様に、第1磁性部材11Mは、例えば、負のスピン分極を有する。
第2磁性部材12Mは、Fe、Co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2磁性部材12Mは、例えば、正のスピン分極を有する。
例えば、第1磁性部材11Mは、スピン注入層として機能する。第2磁性部材12Mは、例えば、発振層として機能する。積層体20Sは、スピントルク発振子の少なくとも一部として機能する。
図6に示すように、第1磁性部材11Mの第1方向(例えばX軸方向)に沿う厚さ(第1磁性部材厚さ11Mt)は、第2磁性部材12Mの第1方向に沿う厚さ(第2磁性部材厚さ12Mt)よりも薄い。例えば、電気回路20Dから電流Isが積層体20Sに供給される。電流Isは、第2磁性部材12Mから第1磁性部材11Mへの向きを有する。
このような電流Isにより、第2磁性部材12Mの磁化が発振する。積層体20Sから交流磁界が発生する。交流磁界は、磁気記録媒体80の特定の領域に印加される。交流磁界が印加された特定の領域において、磁化の向きが局所的に変化し易くなる。例えば、MAMRが実施される。
実施形態においては、第1磁性部材11Mにおいて、負のスピン分極が安定して得られる。これにより、安定した発振が得られ、安定したMAMRが実施できる。例えば、積層体20Sにしきい値以上の電流Isが供給されたときのSNR(Signal-to-Noise Ratio)は、電流が供給されないときのSNRよりも高い。実施形態によれば、MAMRが実施されることで、記録密度を向上しても高いSNRが維持でき、安定した動作が得られる。第2実施形態にいても、安定した動作が可能な磁気ヘッド及び磁気記録装置を提供できる。
スピントルク発振子として、正のスピン分極を有する2つの磁性層を用いる参考例がある。この参考例を第1磁極31及び第2磁極32の間に置くと、正のスピン分極のスピン注入により、スピントランスファトルクによる発振(磁化反転特性)が抑制される。参考例においては、スピントランスファトルクが打ち消すように作用する。
これに対して、実施形態においては、負のスピン分極を有する第1磁性部材11Mによるスピン注入により、第1磁極31及び第2磁極32からの正のスピン注入との相乗効果が生じる。第1磁性部材11Mによるスピントランスファトルクと、第1磁極31及び第2磁極32からのスピントランスファトルクと、が加算され、大きなスピントランスファトルクが得られる。実施形態においては、例えば、第1磁極31及び第2磁極32の少なくともいずれかが、スピントルク発振子の一部として利用される、実施形態によれば、良好な発振特性が得られる。
磁気ヘッド120において、複数の第1磁性領域11mは、第2元素(Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つ)を実質的に含まない。または、複数の第1磁性領域11mに含まれる第2元素の濃度は、第1非磁性領域11nにおける第2元素の濃度よりも低い。
磁気ヘッド120において、第1非磁性領域12nは、第1元素(Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つ)を実質的に含まない。または、第1非磁性領域11nに含まれる第1元素の濃度は、複数の第1磁性領域11mにおける第1元素の濃度よりも低い。
磁気ヘッド120において、第2磁性部材12Mは、第2元素(Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つ)を実質的に含まない。または、第2磁性部材12Mに含まれる第2元素の濃度は、第1非磁性領域11nにおける第2元素の濃度よりも低い。
図6に示すように、積層体20Sは、第1磁極側中間層25aを含んでも良い。第1磁極側中間層25aは、第1磁極31と第1磁性部材11Mとの間に設けられる。第1磁極側中間層25aは、例えば、第1材料、第2材料及び第3材料よりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1材料は、アモルファス磁性体を含む。第2材料は、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材料は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つと、Pt、Pd、Ir、Ta、Ru、Rh、Mo、W、Zr、Hf及びNbよりなる群から選択された少なくとも1つと、を含む。このような、第1磁極側中間層25aが設けられることで、例えば、第1磁極31と第1磁性部材11Mとの間の磁気的な結合が効果的に遮断される。
第1磁極側中間層25aの第1方向(例えばX軸方向)に沿う厚さは、例えば、1nm以上7nm以下である。
図6に示すように、積層体20Sは、第2磁極側中間層25bを含んでも良い。第2磁極側中間層25bは、第2磁性部材12Mと第2磁極32との間に設けられる。第2磁極側中間層25bは、Fe、Co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2磁極側中間層25bは、例えば、正のスピン分極を有する。第2磁極側中間層25bが設けられることで、例えば、磁化を安定して制御できる。例えば、安定した発振が得易くなる。例えば、第2磁極側中間層25bが第2磁極32と接して磁気結合する。例えば、第2磁極側中間層25bの磁化の向きは、第2磁極32の磁化の向きと同じになる。第2磁性部材12Mからのスピントランスファトルクを受けても、第2磁極側中間層25bの磁化の向きの乱れは僅かである。例えば、第2磁性部材12において、安定した発振が得易くなる。第2磁極32が第2磁極側中間層25bの機能を有しても良い。この場合、第2磁極側中間層25bは、省略できる。
図7は、第2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7に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド121においては、積層体20Sは、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22に加えて、第3磁性部材13M及び第3層23を含む。磁気ヘッド121における、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22の構成は、磁気ヘッド120における、第1磁性部材11M、第2磁性部材12M、第1層21及び第2層22の構成と同様で良い。以下、磁気ヘッド121における第3磁性部材13M及び第3層23の例について説明する。
第3磁性部材13Mは、第1層21と第2磁性部材12Mとの間に設けられる。第3層23は、第3磁性部材13Mと第2磁性部材12Mとの間に設けられる。第3層23は、Cuを含む。第3層23は、例えば、Cu層でも良い。後述するように、第3層23は、Cuに加えて、他の元素を含んでも良い。
第3磁性部材13Mは、Fe、Co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3磁性部材13Mは、第2元素(Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つ)を含まない。または、第3磁性部材13Mに含まれる第2元素の濃度は、第1非磁性領域11nにおける第2元素の濃度よりも低い。
磁気ヘッド121において、第3磁性部材13Mは、例えば、正のスピン分極を有する。第3磁性部材13M及び第3層23が設けられることで、例えば、より安定した発振が得られる。
磁気ヘッド121において、第3層23は、Cuに加えて、Pd、Pt、Cr、Ta、Ru、Ni、Fe、Co、Ir、Mo、Ta、Hf、Nb、Mn、Ti、V及びRhよりなる群から選択された少なくとも1つの第7元素を含んでも良い。第3層23が、第7元素を含むことで、例えば、スピントランスファトルクを抑制できる。例えば、第3層23のスピントランスファトルクは、第1層21のスピントランスファトルクよりも小さく、第2層22のスピントランスファトルクよりも小さい。これにより、第2磁性部材12Mにおいて、より安定した発振が得られる。例えば、第2磁性部材12Mにおいて、より安定した磁化反転が得られる。
第1層21は、上記の第7元素を含まない。または、第1層21における第7元素の濃度は、第3層23における第7元素の濃度よりも低い。第2層22は、第7元素を含まない。または、第2層22における第7元素の濃度は、第3層23における第7元素の濃度よりも低い。
図7に示すように、磁気ヘッド121においても、積層体20Sは、第1磁極31と第1磁性部材11Mとの間に設けられた第1磁極側中間層25aを含んでも良い。既に説明したように、第1磁極側中間層25aは、上記の、第1材料、第2材料及び第3材料よりなる群から選択された少なくとも1つを含む。第1磁極31と第1磁性部材11Mとの間の磁気的な結合が効果的に遮断される。
磁気ヘッド121においても、積層体20Sは、第2磁性部材12Mと第2磁極32との間に設けられた第2磁極側中間層25aを含んでも良い。磁気ヘッド121においても、Fe、Co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。
以下、第1磁性部材11Mの例について説明する。
図8(a)〜図8(d)は、実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。
図8(a)に示すように、第1磁性領域11mの数は、第1非磁性領域11nの数よりも多くても良い。例えば、第1層21は、複数の第1磁性領域11mの1つと接しても良い。
図8(b)に示すように、第1非磁性領域11nの数は、第1磁性領域11mの数よりも多くても良い。例えば、第1層21は、第1非磁性領域11nと接しても良い。
図8(c)及び図8(d)に示すように、第1磁性領域11mの数は、第1非磁性領域11nの数と同じでも良い。図8(c)に示すように、第1層21は、複数の第1磁性領域11mの1つと接しても良い。図8(c)に示すように、第1層21は、第1非磁性領域11nと接しても良い。
図8(a)〜図8(d)に関して説明した第1磁性部材11Mの構成は、第1実施形態に係る第2磁性部材12M及び第3磁性部材13Mの少なくともいずれかに適用可能である。
図9は、実施形態に係る磁気記録装置の一部を例示する模式的断面図である。
図9に示すように、第1磁極31から第2磁極32への方向D1は、X軸方向に対して傾斜しても良い。方向D1は、積層体20Sの積層方向に対応する。X軸方向は、第1磁極31の媒体対向面30Fに沿う。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。
方向D1が、X軸方向に対して傾斜する場合、層の厚さは、方向D1に沿う長さに対応する。方向D1がX軸方向に対して傾斜する構成は、上記の実施形態に適用されて良い。
以下、実施形態に係る磁気ヘッド及び磁気記録装置に関するいくつかの例について説明する。以下では、磁気ヘッド110が用いられる場合の例が示される。
図10は、実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的斜視図である。
図10に示すように、磁気ヘッド110は、例えば、記録部60及び再生部70を含む。磁気ヘッド110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再生シールド72a、第2再生シールド72b、及び磁気再生素子71を含む。磁気再生素子71は、第1再生シールド72aと第2再生シールド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10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110に対して相対的に移動する。磁気ヘッド110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110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11は、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11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Al/TiCなどを含む。ヘッドスライダ159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。
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12は、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13(a)及び図13(b)は、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12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を含んでも良い。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(例えば磁気ヘッド110)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(例えば磁気ヘッド110)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13(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13(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13(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13(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(例えば磁気ヘッド110)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(例えば磁気ヘッド110)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、例えば発振素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。
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)
第1磁極と、
第2磁極と、
前記第1磁極と前記第2磁極との間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
第1磁性部材と、
前記第1磁性部材と、前記第2磁極との間に設けられた第2磁性部材と、
前記第1磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第1層と、
前記第2磁性部材と前記第2磁極との間に設けられCuを含む第2層と、
を含み、
前記第1磁性部材は、複数の第1磁性領域と、第1非磁性領域と、を含み、
前記複数の第1磁性領域の1つから前記複数の第1磁性領域の別の1つへの方向は、前記第1磁極から前記第2磁極への第1方向に沿い、
前記第1非磁性領域は、前記複数の第1磁性領域の前記1つと、前記複数の第1磁性領域の前記別の1つと、の間にあり、
前記複数の第1磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含み、
前記第1非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第2元素を含み、
前記第1非磁性領域は、Cuを含まない、または、前記第1非磁性領域に含まれる前記Cuの濃度は、前記第1層におけるCuの濃度よりも低く、
前記第2磁性部材は、複数の第2磁性領域と、第2非磁性領域と、を含み、
前記複数の第2磁性領域の1つから前記複数の第2磁性領域の別の1つへの方向は、前記第1方向に沿い、
前記第2非磁性領域は、前記複数の第2磁性領域の前記1つと、前記複数の第2磁性領域の前記別の1つと、の間にあり、
前記複数の第2磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第3元素を含み、
前記第2非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第4元素を含み、
前記第2非磁性領域は、Cuを含まない、または、前記第2非磁性領域に含まれる前記Cuの濃度は、前記第2層におけるCuの濃度よりも低い、磁気ヘッド。
(構成2)
複数の前記第1非磁性領域が設けられ、
前記複数の第1磁性領域の前記1つは、前記複数の第1非磁性領域の1つと、前記複数の第1非磁性領域の別の1つと、の間にあり、
複数の前記第2非磁性領域が設けられ、
前記複数の第2磁性領域の前記1つは、前記複数の第2非磁性領域の1つと、前記複数の第2非磁性領域の別の1つと、の間にある、構成1記載の磁気ヘッド。
(構成3)
前記第1磁性部材の前記第1方向に沿う厚さは、前記第2磁性部材の前記第1方向に沿う厚さよりも薄い、構成1または2に記載の磁気ヘッド。
(構成4)
前記複数の第1磁性領域は、前記第2元素を含まない、または、前記複数の第1磁性領域に含まれる前記第2元素の濃度は、前記第1非磁性領域における前記第2元素の濃度よりも低く、
前記第1非磁性領域は、前記第1元素を含まない、または、前記第1非磁性領域に含まれる前記第1元素の濃度は、前記複数の第1磁性領域における前記第1元素の濃度よりも低く、
前記複数の第2磁性領域は、前記第4元素を含まない、または、前記複数の第2磁性領域に含まれる前記第4元素の濃度は、前記第2非磁性領域における前記第4元素の濃度よりも低く、
前記第2非磁性領域は、前記第3元素を含まない、または、前記第2非磁性領域に含まれる前記第3元素の濃度は、前記複数の第2磁性領域における前記第3元素の濃度よりも低い、構成1〜3のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成5)
前記積層体は、前記第2磁性部材と前記第2磁極との間に設けられた第2磁極側中間層を含み、
前記第2磁極側中間層は、Fe、Co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、構成1〜4のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成6)
前記積層体は、
前記第1層と前記第2磁性部材との間に設けられた第3磁性部材と、
前記第3磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第3層と、
をさらに含み、
前記第3磁性部材は、複数の第3磁性領域と、第3非磁性領域と、を含み、
前記複数の第3磁性領域の1つから前記複数の第3磁性領域の別の1つへの方向は、前記第1方向に沿い、
前記第3非磁性領域は、前記複数の第3磁性領域の前記1つと、前記複数の第3磁性領域の前記別の1つと、の間にあり、
前記複数の第3磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第5元素を含み、
前記第3非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第6元素を含み、
前記第3非磁性領域は、Cuを含まない、または、前記第3非磁性領域に含まれる前記Cuの濃度は、前記第3層におけるCuの濃度よりも低い、構成1〜5のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成7)
複数の前記第3非磁性領域が設けられ、
前記複数の第3磁性領域の前記1つは、前記複数の第3非磁性領域の1つと、前記複数の第3非磁性領域の別の1つと、の間にある、構成6記載の磁気ヘッド。
(構成8)
前記積層体は、前記第1磁極と前記第1磁性部材との間に設けられた第1中間非磁性層をさらに含み、
前記第1中間非磁性層は、Ta、Ru及びCr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つに記載の磁気ヘッド。
(構成9)
前記第1中間非磁性層の前記第1方向に沿う厚さは、1nm以上7nm以下である、構成8記載の磁気ヘッド。
(構成10)
前記積層体は、
前記第1層と前記第2磁性部材との間に設けられた第3磁性部材と、
前記第3磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第3層と、
をさらに含み、
前記第3磁性部材は、Fe、Co及びNi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磁性部材は、前記第2元素を含まない、または、前記第3磁性部材に含まれる前記第2元素の濃度は、前記第1非磁性領域における前記第2元素の濃度よりも低い、構成1〜5のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成11)
前記積層体は、前記第1磁極と前記第1磁性部材との間に設けられた第1磁極側中間層を含み、
前記第1磁極側中間層は、第1材料、第2材料及び第3材料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材料は、アモルファス磁性体を含み、
前記第2材料は、Ni及びCoよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第3材料は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つと、Pd、Pt、Ir、Ta、Ru、Rh、Mo、W、Zr、Hf及びNbよりなる群から選択された少なくとも1つと、を含む、構成10記載の磁気ヘッド。
(構成12)
前記第1磁極側中間層の前記第1方向に沿う厚さは、1nm以上7nm以下である、構成11記載の磁気ヘッド。
(構成13)
前記複数の第1磁性領域の前記1つ前記第1方向に沿う厚さは、0.15nm以上1.5nm以下であり、
前記第1非磁性領域の前記第1方向に沿う厚さは、0.15nm以上1.5nm以下である、構成1〜12のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成14)
第1磁極と、
第2磁極と、
前記第1磁極と前記第2磁極との間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
第1磁性部材と、
前記第1磁性部材と、前記第2磁極との間に設けられた第2磁性部材と、
前記第1磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第1層と、
前記第2磁性部材と前記第2磁極との間に設けられCuを含む第2層と、
を含み、
前記第1磁性部材は、複数の第1磁性領域と、第1非磁性領域と、を含み、
前記複数の第1磁性領域の1つから前記複数の第1磁性領域の別の1つへの方向は、前記第1磁極から前記第2磁極への第1方向に沿い、
前記第1非磁性領域は、前記複数の第1磁性領域の前記1つと、前記複数の第1磁性領域の前記別の1つと、の間にあり、
前記複数の第1磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含み、
前記第1非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第2元素を含み、
前記第1非磁性領域は、Cuを含まない、または、前記第1非磁性領域に含まれる前記Cuの濃度は、前記複数の第1層におけるCuの濃度よりも低く、
前記第2磁性部材は、Fe、Co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、磁気ヘッド。
(構成15)
前記第1磁性部材の前記第1方向に沿う厚さは、前記第2磁性部材の前記第1方向に沿う厚さよりも薄い、構成14記載の磁気ヘッド。
(構成16)
前記複数の第1磁性領域は、前記第2元素を含まない、または、前記複数の第1磁性領域に含まれる前記第2元素の濃度は、前記第1非磁性領域における前記第2元素の濃度よりも低く、
前記第1非磁性領域は、前記第1元素を含まない、または、前記第1非磁性領域に含まれる前記第1元素の濃度は、前記複数の第1磁性領域における前記第1元素の濃度よりも低く、
前記第2磁性部材は、前記第2元素を含まない、または、前記第2磁性部材に含まれる前記第2元素の濃度は、前記第1非磁性領域における前記第2元素の前記濃度よりも低い、構成14または15に記載の磁気ヘッド。
(構成17)
前記積層体は、
前記第1層と前記第2磁性部材との間に設けられた第3磁性部材と、
前記第3磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第3層と、
をさらに含み、
前記第3磁性部材は、Fe、Co及びNi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磁性部材は、前記第2元素を含まない、または、前記第3磁性部材に含まれる前記第2元素の濃度は、前記第1非磁性領域における前記第2元素の濃度よりも低い、構成14〜16のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成18)
前記積層体は、前記第2磁性部材と前記第2磁極との間に設けられた第2磁極側中間層を含み、
前記第2磁極側中間層は、Fe、Co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、構成14〜17のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成19)
前記積層体は、前記第1磁極と前記第1磁性部材との間に設けられた第1磁極側中間層を含み、
前記第1磁極側中間層は、第1材料、第2材料及び第3材料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材料は、アモルファス磁性体を含み、
前記第2材料は、Ni及びCoよりなる群から選択された少なくとも1つを含み、
前記第3材料は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つと、Pd、Pt、Ir、Ta、Ru、Rh、Mo、W、Zr、Hf及びNbよりなる群から選択された少なくとも1つと、を含む、構成14〜18のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成20)
構成1〜19のいずれか1つに記載の磁気ヘッドと、
電気回路と、
を備え、
前記電気回路は、前記磁気ヘッドに電流を供給可能であり、
前記電流は、前記第2磁性部材から前記第1磁性部材への向きを有する、磁気記録装置。
実施形態によれば、安定した動作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、磁性部材、磁性領域、非磁性領域、積層体、磁性層及び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。
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。
11M〜13M…第1〜第3磁性部材、 11Mt〜13Mt…第1〜第3磁性部材厚さ、 11m〜13m…第1〜第3磁性領域、 11mt〜13mt…第1〜第3磁性領域厚さ、 11n〜13n…第1〜第3非磁性領域、 11nt〜13nt…第1〜第3非磁性領域厚さ、 20D…電気回路、 20S…積層体、 21〜23…第1〜第3層、 25a、25b…第1、第2磁極側中間層、 25c…磁性中間層、 27n…中間非磁性層、 30D…記録回路、 30F…媒体対向面、 30c…コイル、 30i…絶縁部、 31…第1磁極、 32…第2磁極、 33…シールド、 60…記録部、 70…再生部、 71…磁気再生素子、 72a、72b…第1、第2再生シールド、 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、110a、111、112、120、121…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、AR1…矢印、 D1…方向、 Is…電流、 Iw…記録電流、 T1、T2…第1、第2端子、 W1、W2…第1、第2配線

Claims (10)

  1. 第1磁極と、
    第2磁極と、
    前記第1磁極と前記第2磁極との間に設けられた積層体と、
    を備え、
    前記積層体は、
    第1磁性部材と、
    前記第1磁性部材と、前記第2磁極との間に設けられた第2磁性部材と、
    前記第1磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第1層と、
    前記第2磁性部材と前記第2磁極との間に設けられCuを含む第2層と、
    を含み、
    前記第1磁性部材は、複数の第1磁性領域と、第1非磁性領域と、を含み、
    前記複数の第1磁性領域の1つから前記複数の第1磁性領域の別の1つへの方向は、前記第1磁極から前記第2磁極への第1方向に沿い、
    前記第1非磁性領域は、前記複数の第1磁性領域の前記1つと、前記複数の第1磁性領域の前記別の1つと、の間にあり、
    前記複数の第1磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含み、
    前記第1非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第2元素を含み、
    前記第1非磁性領域は、Cuを含まない、または、前記第1非磁性領域に含まれる前記Cuの濃度は、前記第1層におけるCuの濃度よりも低く、
    前記第2磁性部材は、複数の第2磁性領域と、第2非磁性領域と、を含み、
    前記複数の第2磁性領域の1つから前記複数の第2磁性領域の別の1つへの方向は、前記第1方向に沿い、
    前記第2非磁性領域は、前記複数の第2磁性領域の前記1つと、前記複数の第2磁性領域の前記別の1つと、の間にあり、
    前記複数の第2磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第3元素を含み、
    前記第2非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第4元素を含み、
    前記第2非磁性領域は、Cuを含まない、または、前記第2非磁性領域に含まれる前記Cuの濃度は、前記第2層におけるCuの濃度よりも低い、磁気ヘッド。
  2. 前記第1磁性部材の前記第1方向に沿う厚さは、前記第2磁性部材の前記第1方向に沿う厚さよりも薄い、請求項1記載の磁気ヘッド。
  3. 前記積層体は、前記第2磁性部材と前記第2磁極との間に設けられた第2磁極側中間層を含み、
    前記第2磁極側中間層は、Fe、Co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、請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
  4. 前記積層体は、
    前記第1層と前記第2磁性部材との間に設けられた第3磁性部材と、
    前記第3磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第3層と、
    をさらに含み、
    前記第3磁性部材は、複数の第3磁性領域と、第3非磁性領域と、を含み、
    前記複数の第3磁性領域の1つから前記複数の第3磁性領域の別の1つへの方向は、前記第1方向に沿い、
    前記第3非磁性領域は、前記複数の第3磁性領域の前記1つと、前記複数の第3磁性領域の前記別の1つと、の間にあり、
    前記複数の第3磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第5元素を含み、
    前記第3非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第6元素を含み、
    前記第3非磁性領域は、Cuを含まない、または、前記第3非磁性領域に含まれる前記Cuの濃度は、前記第3層におけるCuの濃度よりも低い、請求項1〜3のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  5. 前記積層体は、前記第1磁極と前記第1磁性部材との間に設けられた第1中間非磁性層をさらに含み、
    前記第1中間非磁性層は、Ta、Ru及びCr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1〜4のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  6. 前記積層体は、
    前記第1層と前記第2磁性部材との間に設けられた第3磁性部材と、
    前記第3磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第3層と、
    をさらに含み、
    前記第3磁性部材は、Fe、Co及びNi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磁性部材は、前記第2元素を含まない、または、前記第3磁性部材に含まれる前記第2元素の濃度は、前記第1非磁性領域における前記第2元素の濃度よりも低い、請求項1〜3のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  7. 第1磁極と、
    第2磁極と、
    前記第1磁極と前記第2磁極との間に設けられた積層体と、
    を備え、
    前記積層体は、
    第1磁性部材と、
    前記第1磁性部材と、前記第2磁極との間に設けられた第2磁性部材と、
    前記第1磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第1層と、
    前記第2磁性部材と前記第2磁極との間に設けられCuを含む第2層と、
    を含み、
    前記第1磁性部材は、複数の第1磁性領域と、第1非磁性領域と、を含み、
    前記複数の第1磁性領域の1つから前記複数の第1磁性領域の別の1つへの方向は、前記第1磁極から前記第2磁極への第1方向に沿い、
    前記第1非磁性領域は、前記複数の第1磁性領域の前記1つと、前記複数の第1磁性領域の前記別の1つと、の間にあり、
    前記複数の第1磁性領域は、Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つの第1元素を含み、
    前記第1非磁性領域は、Mn、Cr、V、Ti及びScよりなる群から選択された少なくとも1つの第2元素を含み、
    前記第1非磁性領域は、Cuを含まない、または、前記第1非磁性領域に含まれる前記Cuの濃度は、前記複数の第1層におけるCuの濃度よりも低く、
    前記第2磁性部材は、Fe、Co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、磁気ヘッド。
  8. 前記第1磁性部材の前記第1方向に沿う厚さは、前記第2磁性部材の前記第1方向に沿う厚さよりも薄い、請求項7記載の磁気ヘッド。
  9. 前記積層体は、
    前記第1層と前記第2磁性部材との間に設けられた第3磁性部材と、
    前記第3磁性部材と前記第2磁性部材との間に設けられCuを含む第3層と、
    をさらに含み、
    前記第3磁性部材は、Fe、Co及びNi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磁性部材は、前記第2元素を含まない、または、前記第3磁性部材に含まれる前記第2元素の濃度は、前記第1非磁性領域における前記第2元素の濃度よりも低い、請求項7または8に記載の磁気ヘッド。
  10. 請求項1〜9のいずれか1つに記載の磁気ヘッドと、
    電気回路と、
    を備え、
    前記電気回路は、前記磁気ヘッドに電流を供給可能であり、
    前記電流は、前記第2磁性部材から前記第1磁性部材への向きを有する、磁気記録装置。
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