JP2023121240A - 磁気ヘッド及び磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録密度を向上させる磁気ヘッド及び磁気記録装置を提供する。
【解決手段】磁気ヘッド１１０は、第１磁極３１及び第２磁極３２と、積層体２０と、第１端子～第３端子Ｔ１～Ｔ３と、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。積層体２０は、第１磁性層２１～第４磁性層２４と、第１非磁性層４１～第５非磁性層４５と、を含む。第１端子Ｔ１は、第１磁極３１と電気的に接続される。第２端子Ｔ２は、第２磁極３２と電気的に接続される。第３端子Ｔ３は、第３非磁性層４３と電気的に接続される。
【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）などの磁気記録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２０２０－１４９７３８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、磁気ヘッドは、第１磁極と、第２磁極と、積層体と、第１端子と、第２端子と、第３端子と、を含む。前記積層体は、前記第１磁極と前記第２磁極との間に設けられる。前記積層体は、第１磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第２磁性層と、前記第２磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第３磁性層と、前記第３磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第４磁性層と、前記第１磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられ前記第１磁性層及び前記第２磁性層と接する第２非磁性層と、前記第２磁性層と前記第３磁性層との間に設けられた第３非磁性層と、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられ前記第３磁性層及び前記第４磁性層と接する第４非磁性層と、前記第４磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第５非磁性層と、を含む。前記第１端子は、前記第１磁極と電気的に接続される。前記第２端子は、前記第２磁極と電気的に接続される。前記第３端子は、前記第３非磁性層と電気的に接続される。

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平面図である。 図２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は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。 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平面図である。 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平面図である。 図６は、第２実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式図である。 図７は、第２実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式図である。 図８（ａ）～図８（ｃ）は、磁気ヘッドの動作を例示する模式図である。 図９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は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。
図２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１及び図２に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド１１０は、第１磁極３１、第２磁極３２、積層体２０、第１配線Ｗ１、第２配線Ｗ２及び第３配線Ｗ３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。積層体２０は、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第３磁性層２３及び第４磁性層２４、第１非磁性層４１、第２非磁性層４２、第３非磁性層４３、第４非磁性層４４及び第５非磁性層４５を含む。第２磁性層２２は、第１磁性層２１と第２磁極３２との間に設けられる。第３磁性層２３は、第２磁性層２２と第２磁極３２との間に設けられる。第４磁性層２４は、第３磁性層２３と第２磁極３２との間に設けられる。

第１非磁性層４１は、第１磁極３１と第１磁性層２１との間に設けられる。第２非磁性層４２は、第１磁性層２１と第２磁性層２２との間に設けられ、第１磁性層２１及び第２磁性層２２と接する。第３非磁性層４３は、第２磁性層２２と第３磁性層２３との間に設けられる。第４非磁性層４４は、第３磁性層２３と第４磁性層２４との間に設けられ第３磁性層２３及び第４磁性層２４と接する。第５非磁性層４５は、第４磁性層２４と第２磁極３２との間に設けられる。

第１端子Ｔ１は、第１磁極３１と電気的に接続される。この例では、第１端子Ｔ１は、第１配線Ｗ１により、第１磁極３１と電気的に接続される。第２端子Ｔ２は、第２磁極３２と電気的に接続される。この例では、第２端子Ｔ２は、第２配線Ｗ２により第２磁極３２と電気的に接続される。第３端子Ｔ３は、第３非磁性層４３と電気的に接続される。この例では、第３端子Ｔ３は、第３配線Ｗ３により、第３非磁性層４３と電気的に接続される。

図２に示すように、磁気ヘッド１１０は、コイル３０ｃを含んでよい。コイル３０ｃは、第１磁極３１の少なくとも一部に対向する。実施形態に係る磁気記録装置２１０は、例えば、磁気ヘッド１１０、制御部５０及び磁気記録媒体８０を含む。制御部５０は第３回路５３を含んで良い。第３回路５３は、コイル３０ｃに記録電流Ｉｗを供給可能である。例えば、第１磁極３１から記録電流Ｉｗに応じた記録磁界が発生する。記録磁界は、磁気記録媒体８０に印加される。これにより、磁気記録媒体８０の磁化が変化して、情報が記録される。

第１磁極３１、第２磁極３２及び積層体２０は記録部６０に含まれる。後述するように、磁気ヘッド１１０において、再生部が設けられて良い。

第１磁極３１は、例えば、主磁極である。第１磁極３１は、媒体対向面３０Ｆを含む。媒体対向面３０Ｆは、磁気ヘッド１１０のＡＢＳ（Air Bearing Surface）に沿う。媒体対向面３０Ｆは、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、クロストラック方向である。

第２磁極３２は、例えば、「trailing shield」に対応する。第２磁極３２は、例えば、補助磁極である。第２磁極３２は、第１磁極３１とともに、磁気コアを形成可能である。例えば、サイドシールド（図示しない）などの追加のシールドが設けられても良い。

図１及び図２に示すように、第１磁性層２１から第４磁性層２４への方向を第１方向Ｄ１とする。図２に示すように、第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に沿う。第１方向Ｄ１とＸ軸方向との間の角度は、第１方向Ｄ１とＺ軸方向との間の角度よりも小さく、第１方向Ｄ１とＹ軸方向との間の角度よりも小さい。第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に対して傾斜して良い。

図１に示すように、積層体２０を第１電流ｉ１及び第２電流ｉ２が流れることが可能である。第１電流ｉ１は、第１磁極３１から第３非磁性層４３への電流である。第２電流ｉ２は、第２磁極３２から第３非磁性層４３への電流である。これらの電流は、制御部５０から供給される。第１電流ｉ１は、第１端子Ｔ１から第３端子Ｔ３への向きに流れる。第２電流ｉ２は、第２端子Ｔ２から第３端子Ｔ３への向きに流れる。第１電流ｉ１に応じた電子流は、第３非磁性層４３から第１磁極３１に向かって流れる。第２電流ｉ２に応じた電子流は、第３非磁性層４３から第２磁極３２に向かって流れる。

このような第１電流ｉ１及び第２電流ｉ２により、積層体２０から交番磁界（例えば高周波磁界）が発生する。積層体２０で発生した交流磁界が磁気記録媒体８０に印加され、磁気記録媒体８０への書き込みがアシストされる。例えば、ＭＡＭＲ（Microwave Assisted Magnetic Recording）が実施可能である。交番磁界の周波数は、例えば、１０ＧＨｚ以上５０ＧＨｚ以下である。交番磁界の周波数は、例えば、望ましくは２０ＧＨｚ以上４０ＧＨｚ以下である。

交番磁界は、例えば、積層体２０に含まれる磁性層の磁化が発振することに基づく。実施形態において、高い発振効率が得られる。より効果的なＭＡＭＲが実施できる。実施形態によれば、記録密度の向上が可能な磁気ヘッドを提供できる。

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平面図である。
図３は、上記の第１電流ｉ１及び第２電流ｉ２が流れたときの磁化の例を示している。図３に示すように、第２磁極３２の磁化３２Ｍの向きは、第１磁極３１の磁化３１Ｍの向きと同じである。このとき、第２磁性層２２の磁化２２Ｍ及び第３磁性層２３の磁化２３Ｍは、磁化３１Ｍに対して逆向きである。第１磁性層２１の磁化２１Ｍ及び第４磁性層２４の磁化２４Ｍは、発振する。発振に伴って交番磁界が発生する。

例えば、第１磁性層２１及び第４磁性層２４は、ＦＧＬ（Field Generation Layer）として機能する。例えば、第２磁性層２２及び第３磁性層２３は、ＳＩＬ（Spin Injection Layer）として機能する。

実施形態においては、第１磁極３１からのスピントルクと、第２磁極３２からのスピントルクと、を利用できる。これにより、第１磁性層２１及び第４磁性層２４において、効率的に発振が生じる。

実施形態において、第２磁性層２２の磁化２２Ｍの向きは、第３磁性層２３の磁化２３Ｍの向きと同じである。これにより、これらの磁化が安定化し易い。

上記のように、第２磁性層２２の磁化２２Ｍ及び第３磁性層２３の磁化２３Ｍは、磁化３１Ｍに対して逆向きである。これにより、第１磁極３１からでた記録磁界は積層体２０中と通り難くなる。これにより、記録磁界がより効率的に磁気記録媒体に印加される。より高い効率での記録が可能になる。

図１に示すように、この例では、第１非磁性層４１は、第１磁極３１及び第１磁性層２１と接する。第５非磁性層４５は、第４磁性層２４及び第２磁極３２と接する。後述するように、第１磁極３１と第１磁性層２１との間に別の非磁性層が設けられても良い。後述するように、第４磁性層２４と第２磁極３２との間に別の非磁性層が設けられても良い。

図１に示すように、第１方向Ｄ１（第１磁性層２１から第４磁性層２４への方向）に沿う第１磁性層２１の厚さを第１厚さｔ１とする。第１方向Ｄ１に沿う第２磁性層２２の厚さを第２厚さｔ２とする。第１方向Ｄ１に沿う第３磁性層２３の厚さを第３厚さｔ３とする。第１方向Ｄ１に沿う第４磁性層２４の厚さを第４厚さｔ４とする。

実施形態において、第１厚さｔ１は、第２厚さｔ２よりも厚く、第３厚さｔ３よりも厚いことが好ましい。第４厚さｔ４は、第２厚さｔ２よりも厚く、第３厚さｔ３よりも厚いことが好ましい。このような厚さの関係により、第１磁性層２１及び第４磁性層２４の磁化がより効率的に発振できる。このような厚さの関係により、第２磁性層２２及び第３磁性層２３の磁化がより効果的に反転できる。

例えば、第１厚さｔ１は、第２厚さｔ２の１．１倍以上であり、第３厚さｔ３の１．１倍以上であることが好ましい。例えば、第４厚さｔ４は、第２厚さｔ２の１．１倍以上であり、第３厚さｔ３の１．１倍以上であることが好ましい。

例えば、第１厚さｔ１は、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましい。第２厚さｔ２は、１ｎｍ以上５ｎｍ未満であることが好ましい。第３厚さｔ３は、１ｎｍ以上５ｎｍ未満であることが好ましい。第４厚さｔ４は、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましい。第１厚さｔ１及び第４厚さｔ４が５ｎｍ以上であることで、効率的な発振が得易い。第１厚さｔ１及び第４厚さｔ４が１５ｎｍ以下であることで、積層体２０の厚さが過度に厚くなることが抑制できる。第２厚さｔ２及び第３厚さｔ３が５ｎｍ未満であることで、効率的な磁化の反転が得易い。第２厚さｔ２及び第３厚さｔ３が１ｎｍ以上であることで、効率的な発振が得易い。

第１磁性層２１、第２磁性層２２、第３磁性層２３及び第４磁性層２４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つを含む。

例えば、第１非磁性層４１、第２非磁性層４２、第４非磁性層４４及び第５非磁性層４５の少なくともずれかは、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇ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、スピンを効率的に伝達できる。

例えば、第３非磁性層４３は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｐｄ及びＲｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。これにより、例えば、第２磁性層２２と第３磁性層２３との間のスピン相互作用が小さくなる。例えば、安定して発振し易くなる。

第１非磁性層４１の第１方向Ｄ１に沿う厚さｔ４１は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。第２非磁性層４２の第１方向Ｄ１に沿う厚さｔ４２は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。第３非磁性層４３の第１方向Ｄ１に沿う厚さｔ４３は、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましい。第４非磁性層４４の第１方向Ｄ１に沿う厚さｔ４４は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。第５非磁性層４５の第１方向Ｄ１に沿う厚さｔ４５は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。

図３に示すように、第３非磁性層４３のサイズは、磁性層のサイズよりも大きくても良い。例えば、第３非磁性層４３は、第１部分領域４３ａと第２部分領域４３ｂとを含む。第１部分領域４３ａは、第３非磁性層４３から第２磁性層２２への対向方向（例えば第１方向Ｄ１に沿う方向）において、第２磁性層２２と重なる。第２部分領域４３ｂは、対向方向において第２磁性層２２と重ならない。第１部分領域４３ａは、第３非磁性層４３から第４磁性層２４への対向方向（例えば第１方向Ｄ１に沿う方向）において、第４磁性層２４と重なる。第２部分領域４３ｂは、対向方向において第４磁性層２４と重ならない。

図３に示すように、第３非磁性層４３は、第２磁性層２２と対向する第１面Ｆ１を含む。第２磁性層２２は、第３非磁性層４３と対向する第２面Ｆ２を含む。第１面Ｆ１の面積は、第２面Ｆ２の面積よりも大きくて良い。

図３に示すように、第３非磁性層４３は、第３磁性層２３と対向する第３面Ｆ３を含む。第３磁性層２３は、第３非磁性層４３と対向する第４面Ｆ４を含む。第３面Ｆ３の面積は、第４面Ｆ４の面積よりも大きい。

図３に示すように、第３非磁性層４３から第４磁性層２４への対向方向（例えば第１方向Ｄ１に沿う方向）と交差する交差方向に沿う第３非磁性層４３の長さを長さＬ１とする。図３において、交差方向はＹ軸方向である。交差方向（Ｙ軸方向）に沿う第２磁性層２２の長さを長さＬ２とする。交差方向（Ｙ軸方向）に沿う第３磁性層２３の長さを長さＬ３とする。長さＬ１は、長さＬ２よりも長く、長さＬ３よりも長い。

このように、第３非磁性層４３のサイズは、第２磁性層２２のサイズよりも大きく、第３磁性層２３のサイズよりも大きくて良い。これにより、例えば、第３非磁性層４３を流れる電流の密度を低減できる。例えば、安定に動作し易くなる。

図２に示すように、第３非磁性層４３から第４磁性層２４への対向方向（例えば第１方向Ｄ１に沿う方向）と交差する交差方向に沿う第３非磁性層４３の長さを長さＬｚ１とする。図２において、交差方向は第１方向Ｄ１に対して垂直である。この交差方向に沿う第２磁性層２２の長さを長さＬｚ２とする。この交差方向に沿う第３磁性層２３の長さを長さＬｚ３とする。長さＬｚ１は、長さＬｚ２よりも長く、長さＬｚ３よりも長くても良い。

以下、実施形態に係る磁気ヘッドのいくつかの例について説明する。
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平面図である。
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２０は、第５磁性層２５をさらに含む。第５磁性層２５は、第１磁極３１と第１非磁性層４１との間に設けられる。これを除く磁気ヘッド１１１の構成は、磁気ヘッド１１０の構成と同様で良い。

第５磁性層２５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つを含む。第５磁性層２５が設けられることで、例えば、高いスピン注入効率が得やすくなる。これにより、発振し易くなる。第５磁性層２５は、第１磁極３１の一部と見なされても良い。

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平面図である。

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２０は、第６磁性層２６をさらに含む。第６磁性層２６は、第５非磁性層４５と第２磁極３２との間に設けられる。これを除く磁気ヘッド１１２の構成は、磁気ヘッド１１０の構成と同様で良い。

第６磁性層２６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つを含む。第６磁性層２６が設けられることで、例えば、高いスピン注入効率が得やすくなる。これにより、発振し易くなる。第６磁性層２６は、第２磁極３２の一部と見なされても良い。実施形態において、第５磁性層２５及び第６磁性層２６の両方が設けられても良い。

実施形態において、積層体２０に含まれる複数の磁性層（例えば、第１～第６磁性層２１～２６など）の少なくとも１つは、均一な組成の膜を含んで良い。実施形態において、
積層体２０に含まれる複数の磁性層（例えば、第１～第６磁性層２１～２６など）の少なくとも１つは、積層膜を含んで良い。積層膜において、例えば、第１元素を含む膜と、第２元素を含む膜とが、第１方向Ｄ１に沿って交互に積層される。例えば、第１元素は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された１つを含む。例えば、第２元素は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された別の１つを含む。

実施形態において、積層体２０に含まれる複数の非磁性層（例えば、第１～第５非磁性層４１～４５など）の少なくとも１つは、均一な組成の膜を含んで良い。実施形態において、積層体２０に含まれる複数の非磁性層（例えば、第１～第５非磁性層４１～４５など）の少なくとも１つは、積層膜を含んで良い。

第１非磁性層４１、第２非磁性層４２、第４非磁性層４４及び第５非磁性層４５における積層膜において、例えば、第３元素を含む膜と、第４元素を含む膜とが、第１方向Ｄ１に沿って交互に積層される。例えば、第３元素は、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された１つを含む。例えば、第４元素は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された別の１つを含む。

第３非磁性層４３における積層膜において、例えば、第５元素を含む膜と、第６元素を含む膜とが、第１方向Ｄ１に沿って交互に積層される。例えば、第５元素は、例えば、Ｔａ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｐｄ及びＲｕよりなる群から選択された１つを含む。例えば、第６元素は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｐｄ及びＲｕよりなる群から選択された別の１つを含む。

（第２実施形態）
第２実施形態は、磁気記録装置に係る。図１に関して既に説明したように、実施形態に係る磁気記録装置２１０は、第１実施形態に係る磁気ヘッド（例えば、磁気ヘッド１１０など）と、制御部５０と、を含む。制御部５０は、第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２及び第３端子Ｔ３と電気的に接続される。既に説明したように、制御部５０は、第１端子Ｔ１から第３端子Ｔ３への第１電流ｉ１、及び、第２端子Ｔ２から第３端子Ｔ３への第２電流ｉ２を磁気ヘッド（磁気ヘッド１１０）に供給可能である。

図６は、第２実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式図である。
図６に示すように、実施形態に係る磁気記録装置２１１において、制御部５０は、第１回路５１を含む。第１回路５１は、第１電流ｉ１及び第２電流ｉ２を磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０）に供給可能である。第１回路５１は、例えば、電流供給回路を含んで良い。第１回路５１は、電圧発生回路を含んで良い。

この例では、制御部５０は、抵抗素子を含む。抵抗素子は、例えば、第１抵抗素子３１Ｒ及び第２抵抗素子３２Ｒの少なくともいずれかを含む。例えば、第１抵抗素子３１Ｒは、第１回路５１と第１端子Ｔ１との間の第１電流経路ｃｐ１に設けられる。第１抵抗素子３１Ｒは、直列または並列に設けられて良い。例えば、第２抵抗素子３２Ｒは、第１回路５１と第２端子Ｔ２との間の第２電流経路ｃｐ２に設けられる。第２抵抗素子３２Ｒは、直列または並列に設けられて良い。

これらの抵抗により、第１電流ｉ１及び第２電流ｉ２が調整できる。抵抗素子は、第１回路５１と第１端子Ｔ１との間の第１電流経路ｃｐ１、及び、第１回路５１と第２端子Ｔ２との間の第２電流経路ｃｐ２の少なくとも一方に設けられて良い。

図７は、第２実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式図である。
図７に示すように、実施形態に係る磁気記録装置２１２において、制御部５０は、第１回路５１及び第２回路５２を含む。第１回路５１は、第１電流ｉ１を磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０）に供給可能である。第２回路５２は、第２電流ｉ２を磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０）に供給可能である。２つの回路により、電流を任意に調整できる。

第１回路５１、第２回路５２、第１抵抗素子３１Ｒ及び第２抵抗素子３２Ｒの構成は、第１実施形態に係る任意の磁気ヘッドに適用できる。

図８（ａ）～図８（ｃ）は、磁気ヘッドの動作を例示する模式図である。
図８（ａ）は、第１状態ＳＴ１に対応する。第１状態ＳＴ１において、第１電流ｉ１及び第２電流ｉ２が実質的に流れていない。または、第１電流ｉ１及び第２電流ｉ２は、第１しきい値未満である。図８（ｂ）は、第２状態ＳＴ２に対応する。第２状態ＳＴ２において、第１電流ｉ１及び第２電流ｉ２が実質的に第１しきい値以上第２しきい値未満である。図８（ｃ）は、第３状態ＳＴ３に対応する。第３状態ＳＴ３において、第１電流ｉ１及び第２電流ｉ２は、第２しきい値以上である。

図８（ａ）に示すように、第１状態ＳＴ１において、磁性層の磁化（磁化２１Ｍ～２４Ｍ）の向きは、第１磁極３１の磁化３１Ｍ及び第２磁極３２の磁化３２Ｍの向きである。図８（ｂ）に示すように、第２状態ＳＴ２において、第２磁性層２２の磁化２２Ｍ、及び、第３磁性層２３の磁化２３Ｍが反転する。図８（ｃ）に示すように、第３状態ＳＴ３において、第１磁性層２１の磁化２１Ｍ、及び、第４磁性層２４の磁化２４Ｍが発振する。

第２厚さｔ２及び第３厚さｔ３が薄いことで、磁化２２Ｍ及び磁化２３Ｍが効率的に反転する。これにより、発振のしきい値を小さくすることができる。第１厚さｔ１及び第４厚さｔ４が厚いことで、効率的な発振が得やすくなる。

以下、実施形態に係る磁気記録装置２１０に含まれる磁気ヘッド及び磁気記録媒体８０の例について説明する。

図９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９に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド（例えば、磁気ヘッド１１０）は、磁気記録媒体８０と共に用いられる。この例では、磁気ヘッド１１０は、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_２Ｏ_３／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、例えばスピントランスファ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。

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であって、前記積層体は、
第１磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第２磁性層と、
前記第２磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第３磁性層と、
前記第３磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第４磁性層と、
前記第１磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられ前記第１磁性層及び前記第２磁性層と接する第２非磁性層と、
前記第２磁性層と前記第３磁性層との間に設けられた第３非磁性層と、
前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられ前記第３磁性層及び前記第４磁性層と接する第４非磁性層と、
前記第４磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第５非磁性層と、
を含む、前記積層体と、
前記第１磁極と電気的に接続された第１端子と、
前記第２磁極と電気的に接続された第２端子と、
前記第３非磁性層と電気的に接続された第３端子と、
を備えた磁気ヘッド。

（構成２）
前記第１非磁性層は、前記第１磁極及び前記第１磁性層と接し、
前記第５非磁性層は、前記第４磁性層及び前記第２磁極と接する、構成１に記載の磁気ヘッド。

（構成３）
前記積層体は、前記第１磁極と前記第１非磁性層との間に設けられた第５磁性層をさらに含む、構成１に記載の磁気ヘッド。

（構成４）
前記第５磁性層は、前記第１磁極と接する、構成３に記載の磁気ヘッド。

（構成５）
前記積層体は、前記第５非磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第６磁性層をさらに含む、構成１または３に記載の磁気ヘッド。

（構成６）
前記第１磁性層から前記第４磁性層への第１方向に沿う前記第１磁性層の第１厚さは、前記第１方向に沿う前記第２磁性層の第２厚さよりも厚く、前記第１方向に沿う前記第３磁性層の第３厚さよりも厚く、
前記第１方向に沿う前記第４磁性層の第４厚さは、前記第２厚さよりも厚く、前記第３厚さよりも厚い、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厚さは、前記第２厚さの１．１倍以上であり、前記第３厚さの１．１倍以上であり、
前記第４厚さは、前記第２厚さの１．１倍以上であり、前記第３厚さの１．１倍以上である、構成６に記載の磁気ヘッド。

（構成８）
前記第１厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、
前記第２厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ未満であり、
前記第３厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ未満であり、
前記第４厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下である、構成６または７に記載の磁気ヘッド。

（構成９）
前記第１非磁性層、前記第２非磁性層、前記第４非磁性層及び前記第５非磁性層の少なくともずれかは、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１～８のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。

（構成１０）
前記第３非磁性層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｐｄ及びＲｕよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１～９のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。

（構成１１）
前記第３非磁性層は、前記第２磁性層と対向する第１面を含み、
前記第２磁性層は、前記第３非磁性層と対向する第２面を含み、
前記第１面の面積は、前記第２面の面積よりも大きい、構成１～１０のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。

（構成１２）
前記第３非磁性層は、前記第３磁性層と対向する第３面を含み、
前記第３磁性層は、前記第３非磁性層と対向する第４面を含み、
前記第３面の面積は、前記第４面の面積よりも大きい、構成１～１１のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。

（構成１３）
前記第３非磁性層は、第１部分領域と第２部分領域とを含み、
前記第１部分領域は、前記第３非磁性層から前記第２磁性層への対向方向において前記第２磁性層と重なり、
前記第２部分領域は、前記対向方向において前記第２磁性層と重ならない、構成１～１０のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。

（構成１４）
前記第３非磁性層は、第１部分領域と第２部分領域とを含み、
前記第１部分領域は、前記第３非磁性層から前記第４磁性層への対向方向において前記第４磁性層と重なり、
前記第２部分領域は、前記対向方向において前記第４磁性層と重ならない、構成１～１０のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。

（構成１５）
前記第３非磁性層から前記第４磁性層への対向方向と交差する交差方向に沿う前記第３非磁性層の長さは、前記交差方向に沿う前記第２磁性層の長さよりも長く、前記交差方向に沿う前記第３磁性層の長さよりも長い、構成１～１０のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。

（構成１６）
構成１～１５のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
前記第１端子、前記第２端子及び前記第３端子と電気的に接続された制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１端子から前記第３端子への第１電流、及び、前記第２端子から前記第３端子への第２電流を前記磁気ヘッドに供給可能である、磁気記録装置。

（構成１７）
前記制御部は、
第１回路と、
抵抗素子と
含み、
前記第１回路は、前記第１電流及び前記第２電流を前記磁気ヘッドに供給可能であり、
前記抵抗素子は、前記第１回路と前記第１端子との間の第１電流経路、及び、前記第１回路と前記第２端子との間の第２電流経路の少なくとも一方に設けられた、構成１６に記載の磁気記録装置。

（構成１８）
前記制御部は、
第１回路と、
第２回路と、
含み、
前記第１回路は、前記第１電流を前記磁気ヘッドに供給可能であり、
前記第２回路は、前記第２電流を前記磁気ヘッドに供給可能である、構成１６に記載の磁気記録装置。

（構成１９）
第３回路をさらに備え、
前記磁気ヘッドは、コイルをさらに含み、
前記第３回路は、前記コイルに記録電流を供給する、構成１６～１８のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

（構成２０）
前記第１電流及び前記第２電流に応じて、前記積層体から交番磁界が発生する、構成１６～１９のいずれか１つに記載の磁気記録装置。

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、磁気ヘッド及び磁気記録装置に含まれる磁極、磁性層、非磁性層、端子及び制御部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、 ２１～２６…第１～第６磁性層、 ２１Ｍ～２４Ｍ…磁化、 ３０Ｆ…媒体対向面、 ３０ｃ…コイル、 ３１、３２…第１、第２磁極、 ３１Ｍ、３２Ｍ…磁化、 ３１Ｒ、３２Ｒ…第１、第２抵抗素子、 ４１～４５…第１～第５非磁性層、 ４３ａ、４３ｂ…第１、第２部分領域、 ５０…制御部、 ５１～５３…第１～第３回路、 ６０…記録部、 ７０…再生部、 ７１…磁気再生素子、 ７２ａ…第１再生磁気シールド、 ７２ｂ…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、 １１０～１１４…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、 ２１０～２１２…磁気記録装置、 ＡＲ…矢印、 Ｄ１…方向、 Ｆ１～Ｆ４…第１～第４面、 Ｉｗ…記録電流、 Ｌ１～Ｌ３、Ｌｚ１～Ｌｚ３…長さ、 Ｔ１～Ｔ３…第１～第３端子、 Ｗ１～Ｗ３…第１～第３配線、 ｃｐ１、ｃｐ２…第１、第２電流経路、 ｉ１、ｉ２…第１、第２電流、 ｔ１～ｔ４…第１～第４厚さ、 ｔ４１～ｔ４５…厚さ

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であって、前記積層体は、
   第１磁性層と、
   前記第１磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第２磁性層と、
   前記第２磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第３磁性層と、
   前記第３磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第４磁性層と、
   前記第１磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
   前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられ前記第１磁性層及び前記第２磁性層と接する第２非磁性層と、
   前記第２磁性層と前記第３磁性層との間に設けられた第３非磁性層と、
   前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられ前記第３磁性層及び前記第４磁性層と接する第４非磁性層と、
   前記第４磁性層と前記第２磁極との間に設けられた第５非磁性層と、
   を含む、前記積層体と、
   前記第１磁極と電気的に接続された第１端子と、
   前記第２磁極と電気的に接続された第２端子と、
   前記第３非磁性層と電気的に接続された第３端子と、
   を備えた磁気ヘッド。
2. 前記第１非磁性層は、前記第１磁極及び前記第１磁性層と接し、
   前記第５非磁性層は、前記第４磁性層及び前記第２磁極と接する、請求項１に記載の磁気ヘッド。
3. 前記第１磁性層から前記第４磁性層への第１方向に沿う前記第１磁性層の第１厚さは、前記第１方向に沿う前記第２磁性層の第２厚さよりも厚く、前記第１方向に沿う前記第３磁性層の第３厚さよりも厚く、
   前記第１方向に沿う前記第４磁性層の第４厚さは、前記第２厚さよりも厚く、前記第３厚さよりも厚い、請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
4. 前記第１非磁性層、前記第２非磁性層、前記第４非磁性層及び前記第５非磁性層の少なくともずれかは、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇ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１～３のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
5. 前記第３非磁性層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｂ、Ｒｈ、Ｐｄ及びＲｕ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. 前記第３非磁性層は、第１部分領域と第２部分領域とを含み、
   前記第１部分領域は、前記第３非磁性層から前記第２磁性層への対向方向において前記第２磁性層と重なり、
   前記第２部分領域は、前記対向方向において前記第２磁性層と重ならない、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３非磁性層は、第１部分領域と第２部分領域とを含み、
   前記第１部分領域は、前記第３非磁性層から前記第４磁性層への対向方向において前記第４磁性層と重なり、
   前記第２部分領域は、前記対向方向において前記第４磁性層と重ならない、請求項１～６のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
8. 請求項１～７のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
   前記第１端子、前記第２端子及び前記第３端子と電気的に接続された制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１端子から前記第３端子への第１電流、及び、前記第２端子から前記第３端子への第２電流を前記磁気ヘッドに供給可能である、磁気記録装置。
9. 第３回路をさらに備え、
   前記磁気ヘッドは、コイルをさらに含み、
   前記第３回路は、前記コイルに記録電流を供給する、請求項８に記載の磁気記録装置。
10. 前記第１電流及び前記第２電流に応じて、前記積層体から交番磁界が発生する、請求項８または９に記載の磁気記録装置。

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