JP2022081063A - 磁気ヘッド及び磁気記録装置 - Google Patents

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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、積層体と、を含む。積層体は、第1磁性部材と、第1磁性部材と第2磁極との間に設けられた第2磁性部材と、第1磁性部材と第2磁性部材との間に設けられ、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1層と、を含む。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。第1非磁性領域は、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。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つを含む。第1層の第1方向に沿う厚さは、第1非磁性領域の第1方向に沿う厚さよりも厚い。【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、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1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。前記第1非磁性領域は、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。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つを含む。前記第1層の前記第1方向に沿う第1層厚さは、前記第1非磁性領域の前記第1方向に沿う第1非磁性領域厚さよりも厚い。
図1(a)及び図1(b)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、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 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の一部を例示する模式的断面図である。 図6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7は、第1実施形態に係る磁気ヘッドの一部を例示する模式的断面図である。 図8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9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、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12(a)及び図12(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(a)及び図1(b)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20を含む。積層体20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。以下では、第1磁極31が主磁極で、第2磁極32がトレーリングシールドとする。
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。例えば、第1磁極31にコイル30cが設けられる。例えば、第1コイル端子C1及び第2コイル端子C2を介して、例えば、記録回路30Dは、コイル30cと電気的に接続される。記録回路30Dから、コイル30cに記録電流Iwが供給される。例えば、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20に電流Id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20に電流Idが供給される。
1つの例において、電流Idにより、積層体20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Idにより、積層体20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。
図1(a)に示すように、例えば、第2磁性部材22から第1磁性部材21への向きを有する電流Idが積層体20に流れたときに、積層体20に含まれる磁性層の磁化の向きが反転する。例えば、第2磁性部材22から第1磁性部材21への向きを有する電流Idが積層体20に流れたときに、積層体20から交流磁界が出射する。例えば、第1磁性部材21から第2磁性部材22への向きを有する電子流jeが積層体20に流れたときに、積層体20に含まれる磁性層の磁化の向きが反転する。例えば、第1磁性部材21から第2磁性部材22への向きを有する電子流jeが積層体20に流れたときに、積層体20から交流磁界が出射する。
図2に示すように、第1磁極31は、磁極面30Fを含む。磁極面30Fは、例えば、媒体対向面である。磁極面30Fは、例えば、ABS(Air Bearing Surface)である。磁極面30Fは、例えば、磁気記録媒体80に対向する。
例えば、磁極面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20に電気的に接続される。この例では、積層体20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20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20と電気的に接続される。電気回路20Dから、電流Id(例えば、直流電流)が積層体20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(a)に示すように、磁気ヘッド110において、積層体20は、第1磁性部材21、第2磁性部材22、第1層41を含む。第2磁性部材22は、第1磁性部材21と、第2磁極32との間に設けられる。後述するように、積層体20において第2層42などの他の層が設けられても良い。
第1層41は、第1磁性部材21と第2磁性部材22との間に設けられる。第1層41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。第1層41に含まれる元素(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つを含む元素)を第1元素とする。第1層41は、例えば、Cr層である。第1層41は、非磁性層である。
第1磁性部材21から第2磁性部材22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41は、実質的にX-Y平面に沿う。
図1(b)に示すように、第1磁性部材21は、複数の第1磁性領域21Mと、第1非磁性領域21Nと、を含む。複数の第1磁性領域21Mの1つから複数の第1磁性領域21M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21Nは、複数の第1磁性領域21Mの1つと、複数の第1磁性領域21M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21Nが設けられる。複数の第1磁性領域21Mの1つは、複数の第1非磁性領域21Nの1つと、複数の第1非磁性領域21Nの別の1つと、の間にある。
複数の第1非磁性領域21N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。複数の第1非磁性領域21Nに含まれる元素(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つを含む元素)を第2元素とする。複数の第1非磁性領域21Nは、例えば、Cr層である。複数の第1磁性領域21M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。複数の第1磁性領域21Mに含まれる元素(Fe、Co及びNiよりなる群から選択された少なくとも1つを含む元素)を第3元素とする。複数の第1磁性領域21Mは、例えば、FeCo合金、FeNi合金、または、FeCoNi合金などを含んで良い。
図1(a)に示すように、この例では、積層体20は、第2層42を含む。第2層42は、第2磁性部材22と第2磁極32との間に設けられる。第2層42は、Cu含む。第2層42は、例えばCu層である。第2層42は、非磁性層である。第2層42が設けられることで、例えば、第2磁極32の側から注入された偏極電子により、第2磁性層22の磁化は、第2磁極32の磁化のX軸成分とは反対の向きに反転する。
図1(a)に示すように、積層体20は、第2磁極側磁性層25bを含む。第2磁極側磁性層25bは、第2層42と第2磁極32との間に設けられる。第2磁極側磁性層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磁極側磁性層25bは、第2磁極32と同様の材料を含んでも良い。この場合、第2磁極側磁性層25bは、第2磁極32の一部と見なされても良い。第2層42及び第2磁極側磁性層25bは必要に応じて設けられ、省略されても良い。第2磁極側磁性層25bの厚さ(例えば、X軸方向に沿う長さ)は、薄いことが好ましい。第2磁極側磁性層25bの厚さは、例えば、0.15nm以上3nm以下である。
図1(a)に示すように、積層体20は、第3層43をさらに含んでも良い。第3層43は、第1磁極31と第1磁性部材21との間に設けられる。第3層43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3層43は、例えば、下地層として機能する。第3層43が設けられることで、例えば、第1磁極31と第1磁性部材21との間の磁気結合が実質的に遮断され易くなる。第3層43は必要に応じて設けられ、省略されても良い。
実施形態においては、第1磁性部材21において、第3元素(Feなど)を含む複数の第1磁性領域21Mの間に、第2元素(Crなど)を含む第1非磁性領域21Nが設けられる。例えば、複数の第1磁性領域21Mと、複数の第1非磁性領域21N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21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。
例えば、第3元素(Feなど)、及び、第2元素(Crなど)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3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3元素(Feなど)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3元素(Feなど)を含む領域(例えば粒子)が大きくなり、さらに、第3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3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3元素(例えばFeなど)を含む2つの第1磁性領域21Mの間に、第2元素(例えばCrなど)を含む第1非磁性領域21Nと、が交互に並ぶ。例えば、第1磁性領域21Mが層状であり、第1非磁性領域21N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21M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21Mと第1非磁性領域21N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21N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21Mの磁化は一体となる。これにより、例えば、第1磁性部材21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22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21及び第2磁性部材22と、第1層41と、が組み合わされる。積層体20に電流Idが供給されると、例えば、第1磁性部材21は、例えば、スピン注入層として機能する。第2磁性部材22の磁化が、変化(例えば発振)する。積層体20に含まれる磁性部材の磁化が変化(発振)することで、交流磁界が生じる。交流磁界は、例えば、高周波磁界である。交流磁界が磁気記録媒体80に印加され、MAMRが実施される。
第3層43が設けられない場合、または、第3層43がスピン拡散し易い材料(例えばCo、Ni及びFeよりなる群から選択された少なくとも1つと、Ptなどと、を含む材料)を含む場合、第1磁性部材21の磁化は実質的に固定され、第2磁性部材22の磁化が変化する。第3層43が設けられ、スピン拡散し難い材料(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つなど)を含む場合、第1磁性部材21の磁化及び第2磁性部材22の磁化が変化する。例えば、記録磁界が効率的に磁気記録媒体80に印加される。
第1磁性部材21は、例えば、負のスピン注入層である。この場合、第2磁極32の側からの正のスピン注入と、第1磁性部材21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21が正のスピン分極を有する場合は、第2磁極32の側からの正のスピン注入と、第1磁性部材21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21を用いることで、第2磁性部材22の磁化が、効果的に変化(例えば発振)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21及び第2磁性部材22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、例えば、第1磁性部材21の厚さを厚さt21(図1(a)参照)とする。第2磁性部材22の厚さを厚さt22(図1(a)参照)とする。これらの厚さは、積層方向(第1方向であり、例えばX軸方向)に沿う長さである。実施形態において、厚さt21は、厚さ22よりも薄いことが好ましい。図1(a)においては、図を見やすくするために、厚さt21が厚さt22よりも厚く描かれている。第1磁性部材21の厚さt21は、例えば、1.5nm以上4nm以下である。第2磁性部材22の厚さt22は、例えば、3nm以上10nm以下である。
図1(a)に示すように、第1層41の第1方向に沿う厚さを第1層厚さt41とする。図1(b)に示すように、第1非磁性領域21Nの第1方向に沿う厚さを第1非磁性領域厚さtN1とする。第1方向は、第1磁性部材21から第2磁性部材22への方向である。第1方向は、積層方向である。実施形態においては、第1層厚さt41は、第1非磁性領域厚さtN1よりも厚い。第1非磁性領域厚さtN1が薄いことで、上記のように、負のスピン分極が安定して得られる。例えば、第1層厚さt41は、第1非磁性領域厚さtN1の1倍を超え、16.7倍以下である。例えば、第1層厚さt41は、第1非磁性領域厚さtN1の1.2倍以上10倍以下である。
実施形態において、第1非磁性領域厚さtN1は、例えば、0.15nm以上0.8nm以下であることが好ましい。負のスピン分極が安定して得られる。第1非磁性領域厚さtN1が0.15nm以上であることで、例えば、均一な膜が得やすくなる。第1非磁性領域厚さtN1が0.8nm以下であることで、例えば、界面の密度を高めることができ、高い負のMR比が得易くなる。
複数の第1磁性領域21Mの1つの第1方向に沿う厚さを第1磁性領域厚さtM1とする。第1磁性領域厚さtM1は、例えば、0.15nm以上0.8nm以下であることが好ましい。負のスピン分極が安定して得られる。第1磁性領域厚さtM1が0.15nm以上であることで、例えば、均一な膜が得やすくなる。第1磁性領域厚さtM1が0.8nm以下であることで、例えば、界面の密度を高めることができ、高い負のMR比が得易くなる。
実施形態において、第1層厚さt41は、例えば、0.8nm以上2.5nm以下であることが好ましい。第1層厚さt41は、例えば、0.8nm以上1.2nm以下であることがより好ましい。
以下、第1層厚さt41と特性との関係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に示す例では、第2磁性部材22は、NiFeを含む。NiFeは正のスピン分極を有する。積層体20には、X軸方向(図1(a)参照)に沿う磁界が印加される。図3の横軸は、第1層厚さt41である。縦軸は、MR比RMRである。第1層厚さt41が4nmから1.1nmに減少するにつれて、負のMR比RMRの絶対値が増大する。MR比RMRの絶対値の増大は、スピントルク効率が良くなることを意味する。スピントルク効率が良くなることで、例えば、第2磁性部材22の磁化の向きを小さな電流で変化し易くなる。
一方、磁気ヘッドの作製において、第1層厚さt41が4nmの場合は、研磨加工に際して第1層41が削れ難く、磁極面30F(例えば媒体対向面)に凹凸が発生し易い。この場合、長時間の使用により、ヘッドが壊れ易い。第1層厚さt41が0.7nmの場合、MR比は実質的に0である。これは、第1層厚さt41が0.7nmの場合、第1磁性部材21と第2磁性部材22とが互いに強く磁気結合して、第2磁性部材22の磁化が実質的に変化しないことが原因であると考えられる。
このことから、第1層厚さt41は、例えば、0.8nm以上2.5nm以下であることが好ましい。
第1層厚さt41は、例えば、0.8nm以上1.2nm以下であることがより好ましい。例えば、RKKY磁気ヘッド結合と、界面凹凸に起因する平行磁気結合と、が打ち消すように作用し易くなる。これにより、第1層41と第1磁性部材21との間の磁気結合を抑制できる。
Crなどを含む第1層41の第1層厚さt41が2.5nm以下であることで、例えば、研磨が容易になり、形状を高精度で制御し易くなる。
既に説明したように、第1磁性部材21は、複数の第1非磁性領域21Nを含んでも良い。複数の第1磁性領域21Mの1つは、複数の第1非磁性領域21Nの1つと、複数の第1非磁性領域21Nの別の1つと、の間にある。実施形態において、複数の磁性領域21Mの数(すなわち、積層数)は、2以上20以下である。複数の磁性領域21Mの数が2以上であることで、例えば、複数の界面によるMR比RMRの絶対値の増大効果が明確になる。複数の磁性領域21Mの数が20以上において、MR比RMRの絶対値の増大効果は小さくなる。複数の磁性層21Mの数が20以上において、2つの磁極の間の距離が過度に長くなり、記録密度の向上が困難になる。
実施形態において、複数の第1非磁性領域21Nの1つは、第1層41と接して良い。別の例において、複数の第1磁性領域21Mの1つは、第1層41と接して良い。
以下、第2磁性部材22の例について説明する。
1つの例において、第2磁性部材22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22は、例えば、FeCo合金、FeNi合金、または、FeCoNi合金などを含んで良い。
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においては、第2磁性部材22は、複数の層の積層構造を有する。例えば、第2磁性部材22は、負のスピン分極を有する。
図5は、第1実施形態に係る磁気ヘッドの一部を例示する模式的断面図である。
図5は、磁気ヘッド111における第2磁性部材22の例を示している。図5に示すように、この例では、第2磁性部材22は、複数の第2磁性領域22Mと、第2非磁性領域22Nと、を含む。複数の第2磁性領域22Mの1つから複数の第2磁性領域22Mの別の1つへの方向は、上記の第1方向(積層方向)に沿う。第2非磁性領域22Nは、複数の第2磁性領域22Mの上記の1つと、複数の第2磁性領域22Mの上記の別の1つと、の間にある。第2非磁性領域22N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。複数の第2磁性領域22M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22は、複数の第2非磁性領域22Nを含んでも良い。複数の第2磁性領域22Mの1つは、複数の第2非磁性領域22Nの1つと、複数の第2非磁性領域22Nの別の1つと、の間にある。
例えば、第2非磁性領域22Nの第1方向に沿う第2非磁性領域厚さtN2は、0.15nm以上0.8nm以下であることが好ましい。複数の第2磁性領域22Mの1つの第1方向に沿う第1磁性領域厚さtM2は、0.15nm以上0.8nm以下であることが好ましい。
図6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に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド112においては、積層体20は、第1磁性部材21、第2磁性部材22、第1層41、第2層42、第3層43及び第2磁極側磁性層25bに加えて、第3磁性部材23及び第4層44を含む。
第3磁性部材23は、第1磁極31と1磁性部材21との間に設けられる。第4層44は、第3磁性部材23と第1磁性部材21との間に設けられる。例えば、第3磁性部材23は、負のスピン分極を有する。
図7は、第1実施形態に係る磁気ヘッドの一部を例示する模式的断面図である。
図7に示すように、第3磁性部材23は、複数の第3磁性領域23Mと、第3非磁性領域23Nと、を含む。複数の第3磁性領域23Mの1つから複数の第3磁性領域23Mの別の1つへの方向は、第1方向(例えば積層方向)に沿う。第3非磁性領域23Nは、複数の第3磁性領域23Mの上記の1つと、複数の第3磁性領域23Mの上記の別の1つと、の間にある。第3非磁性領域23N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。複数の第3磁性領域23M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23は、複数の第3非磁性領域23Nを含んでも良い。複数の第3磁性領域23Mの1つは、複数の第3非磁性領域23Nの1つと、複数の第3非磁性領域23Nの別の1つと、の間にある。
例えば、第3非磁性領域23Nの第1方向に沿う第3非磁性領域厚さtN3は、0.15nm以上0.8nm以下であることが好ましい。複数の第3磁性領域23Mの1つの第1方向に沿う第1磁性領域厚さtM3は、0.15nm以上0.8nm以下であることが好ましい。
実施形態において、例えば、第3磁性部材23の厚さを厚さt23(図7参照)とする。厚さt23は、厚さt21以上であることが好ましい。厚さt23は、厚さt22よりも薄いことが好ましい。厚さt22は、例えば、1.5nm以上4nm以下である。
第4層44は、例えば、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。
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。
図8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8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20の積層方向(第1方向)に対応する。X軸方向は、第1磁極31の磁極面30Fに沿う。方向D1と磁極面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。
図9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9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9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10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10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11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11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12(a)及び図12(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(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12(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12(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12(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、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1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、
前記第1非磁性領域は、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つを含み、
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つを含み、
前記第1層の前記第1方向に沿う第1層厚さは、前記第1非磁性領域の前記第1方向に沿う第1非磁性領域厚さよりも厚い、磁気ヘッド。
(構成2)
前記第1層厚さは、前記第1非磁性領域厚さの1倍を越え16.7倍以下である、構成1記載の磁気ヘッド。
(構成3)
前記第1層厚さは、0.8nm以上2.5nm以下である、構成2記載の磁気ヘッド。
(構成4)
前記第1層厚さは、0.8nm以上1.2nm以下である、構成2記載の磁気ヘッド。
(構成5)
第1非磁性領域厚さは、0.15nm以上0.8nm以下である、構成2~4のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成6)
前記複数の第1磁性領域の前記1つの前記第1方向に沿う第1磁性領域厚さは、0.15nm以上0.8nm以下である、構成1~5のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成7)
前記第1磁性部材は、複数の前記第1非磁性領域を含み、
前記複数の第1磁性領域の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、の間にある、構成1~6のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成8)
前記複数の磁性領域の数は、2以上20以下である、構成7記載の磁気ヘッド。
(構成9)
前記複数の第1非磁性領域の1つは、前記第1層と接した、構成7または8に記載の磁気ヘッド。
(構成10)
前記複数の第1磁性領域の1つは、前記第1層と接した、構成1~9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2磁性部材と前記第2磁極との間に設けられた第2層を含み、
前記第2層は、Cu含む、構成1~10のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成12)
前記積層体は、前記第2層と前記第2磁極との間に設けられた第2磁極側磁性層を含み、
前記第2磁極側磁性層は、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11記載の磁気ヘッド。
(構成13)
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3層を含み、
前記第3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1~12のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成14)
前記積層体は、前記第1磁極と前記1磁性部材との間に設けられた第3磁性部材をさらに含み、
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、
前記第3非磁性領域は、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つを含み、
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つを含む、構成1~12のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成15)
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、構成1~14のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成16)
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、
前記第2非磁性領域は、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つを含み、
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つを含む、構成1~14のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成17)
前記第2磁性部材は、複数の前記第2非磁性領域を含み、
前記複数の第2磁性領域の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16記載の磁気ヘッド。
(構成18)
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電流が前記積層体に流れたときに、前記積層体から交流磁界が出射する、構成1~17のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
(構成19)
構成1~17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。
(構成20)
前記積層体に前記電流が流れたときに、前記積層体から交流磁界が出射する、構成19記載の磁気記録装置。
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。
20…積層体、 20D…電気回路、 21~23…第1~第3磁性部材、 21M、22M、23M…第1、第2、第3磁性領域、 21N、22N、23N…第1、第2、第3非磁性領域、 25b…第2磁極側磁性層、 30D…記録回路、 30F…磁極面、 30c…コイル、 30i…絶縁部、 31…第1磁極、 32…第2磁極、 33…シールド、 41~44…第1~第4層、 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…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、 C1、C2…第1、第2コイル端子、 D1…方向、 Id…電流、 Iw…記録電流、 RMR…MR比、 T1、T2…第1、第2端子、 W1、W2…第1、第2配線、 je…電子流、 t41…第1層厚さ、 tM1、tM2、tM3…第1、第2、第3磁性領域厚さ、 tN1、tN2、tN3…第1、第2、第3非磁性領域厚さ

Claims (9)

  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、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1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、
    前記第1非磁性領域は、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つを含み、
    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つを含み、
    前記第1層の前記第1方向に沿う第1層厚さは、前記第1非磁性領域の前記第1方向に沿う第1非磁性領域厚さよりも厚い、磁気ヘッド。
  2. 前記第1層厚さは、0.8nm以上2.5nm以下である、請求項1記載の磁気ヘッド。
  3. 第1非磁性領域厚さは、0.15nm以上0.8nm以下である、請求項1または2に記載の磁気ヘッド。
  4. 前記複数の第1磁性領域の前記1つの前記第1方向に沿う第1磁性領域厚さは、0.15nm以上0.8nm以下である、請求項1~3のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  5. 前記第1磁性部材は、複数の前記第1非磁性領域を含み、
    前記複数の第1磁性領域の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、の間にある、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磁極と前記1磁性部材との間に設けられた第3磁性部材をさらに含み、
    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、
    前記第3非磁性領域は、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つを含み、
    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つを含む、請求項1~5のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  7. 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、請求項1~6のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  8. 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、
    前記第2非磁性領域は、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つを含み、
    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つを含む、請求項1~7のいずれか1つに記載の磁気ヘッド。
  9. 請求項1~8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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