JP5412405B2 - マイクロ波アシスト磁気記録用スピントルクオシレータ - Google Patents
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Description
FGLが単磁区状態で発振しない要因としては,FGLの端部と中央部の反磁界の大きさの違いがある。FGL端部ではFGL内部と外部の境界に大きな反磁界が発生する。反磁界は、FGL内部と外部の境界に現れる面磁化が、内部の磁化とは逆向きに内部に向かって発生させる磁界である。この面磁化の大きさは、境界を挟んだ2つの磁化の大きさの差に対応して決まる。また、反磁界は、面磁化、即ち境界に近い場所ほど大きく、また、内部の磁化を減磁させる。なお、反磁界は、面磁化、即ち境界の間隔が大きくなるに従って小さくなる。その結果,FGLの中央部の反磁界の大きさとの差が大きくなる。すなわち,FGL端部の磁化が感じる磁界の強さとFGL中央部の磁化が感じる磁界の強さに大きな差ができる。その結果,FGL端部の磁化とFGL中央部の磁化は同一方向に同期して回転しなくなってしまう。すなわち単磁区状態で発振しなくなってしまう。反磁界の大きさはFGLの飽和磁化の大きさに比例するため,FGLに低い飽和磁化の材料を用いれば,反磁界の大きさを低下させることができる。しかし,飽和磁化の小さな材料を用いた場合にはFGLから発生する磁界強度が小さくなってしまうために,アシスト記録の観点からは望ましくない。
このようにマイクロ波アシスト記録では,飽和磁化の大きさを低下させる反磁界を少なくできる構造を提供することにより、FGLを安定に単磁区状態で発振させることが大きな課題である。
〔実施例1〕
図1は、データの記録や再生を行う磁気記録再生ヘッドと、この磁気記録再生ヘッドによってデータの記録や再生が行われる磁気記録媒体300とを含むディスク装置における、本発明による発振器を有する磁気記録再生ヘッドの概略図を示す。
0.05 < (Ms_center−Ms_edge)/Ms_center x (S_edge/S_center) < 1 (式1)
の関係を持つように設定する。以後、簡単のために(Ms_center−Ms_edge)/Ms_center x (S_edge/S_center)を面積磁化比と表記する。
SDR = {(ΣMx/nMs)2+(ΣMy/nMs)2+(ΣMz/nMs)2}1/2
ここで、Mx, My, Mzはそれぞれ磁化のトラック幅方向、素子高さ方向、および膜厚方向の磁化の大きさであり、nはFGL111内の磁化の個数である。また、最大高周波磁界強度は上述したFGL111のMs_center、Ms_edge, S_center, S_edge,膜厚(17 nm)、および浮上面から高周波磁界強度の観測点までの距離(10 nm) から、電磁気学的に計算することができる。図5からわかるように、S_edge/S_centerが大きくなるほどSDRは急激に増加しやがて1に向かって飽和する。
〔実施例2〕
図13に本発明における第2の実施例を示す。本実施例では実施例1に対し,FGL111の浮上面対抗面方向の素子高さ方向長さSHがトラック幅方向長さTwよりも長い,長方形形状となっている。このような形状で飽和磁化が均一な場合,トラック幅方向のFGL端部は,素子高さ方向の端部に比べて端部間の距離が短いため,反磁界の大きさがより大きくなる。このため,このトラック幅方向のFGL端部の磁化は他の部分の磁化と同様に回転することが出来ず,つまりは単磁区発振を阻害する主要因となるのである。よって,本形状ではFGL111のトラック幅方向端部の反磁界の大きさをより低減することが必要となる。
〔実施例3〕
図14に本発明における第3の実施例を示す。本実施例のFGL111形状も長方形形状であるが,実施例2と異なりトラック幅方向長さTwが素子高さ方向長さSHよりも長い形状となっている。よってこの場合はFGL111の素子高さ方向端部の反磁界の大きさがトラック幅方向端部よりも大きくなり,単磁区発振を阻害する主要因となる。この形状では,実施例2で示したように素子高さ方向のFGL111端部の磁化量低下部111_bの磁化量低下領域S_edgeをより大きく,または飽和磁化Msをより小さく,更には両者を同時に制御することにより,素子高さ方向のFGL端部の反磁界の大きさをより低減させることが可能になる。その結果,FGLの素子高さ方向端部の反磁界の大きさと中央部やトラック幅方向端部の反磁界の大きさとの差が小さくなり,実施例2と同様単磁区発振しやすくなる。
図15に本発明における第4の実施例を示す。本実施例は実施例1のFGL111構造においてFGL端部の磁化量低下部の飽和磁化Msが,FGL中央部111_aの飽和磁化に対し2段以上に段階的に低下している構造111_cである。この場合,FGL端部の反磁界の大きさは段階的に低下している磁化量低下部111_cの平均的な飽和磁化Msに応じて低減するため,実施例1と同様にFGL111端部の反磁界の大きさの低減効果から単磁区発振を得ることが可能になる。
〔実施例5〕
図16に本発明における第5の実施例を示す。本実施例はこれまでの実施例の磁化量低下部111_bまたは111_cに加え,FGLの浮上面対抗面の端部にも磁化量低下部111_b(飽和磁化が一定)または111_c(飽和磁化が段階的に低下)が存在する構造である。この場合,FGL111の全ての端部に磁化量低下部111_bまたは111_cがあるため,全ての端部の反磁界の大きさを低減することが可能となる。このため,FGL111の単磁区発振が得やすい構造である。
110 発振器
111 FGL
111_a FGL膜中央部
111_b,cFGL膜端部
112 中間層
113 スピン注入固定層
114 回転ガイド層
120 主磁極
130 トレーリングシールド
160 コイル
200 再生ヘッド部
210 再生センサ
220 下部磁気シールド
230 上部磁気シールド
300 記録媒体。
Claims (11)
- マイクロ波アシスト記録に用いるスピントルクオシレータは、
固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有し、
前記交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方が小さく、
前記交流磁界発生層において、
膜端部の飽和磁化が小さい領域における飽和磁化と面積をそれぞれMs_edgeとS_edgeとし、膜中央部の飽和磁化が大きい領域における飽和磁化と面積をそれぞれMs_centerとS_centerとするとき、
((Ms_center−Ms_edge)/Ms_center)×(S_edge/S_center)が0.05以上1以下であることを特徴とするスピントルクオシレータ。 - 前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化が、前記交流磁界発生層の膜中央部から端部に近づくにつれて段階的に小さくなっていることを特徴とする請求項1に記載のスピントルクオシレータ。 - 前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の膜中央部と膜端部の飽和磁化低下部は少なくとも2種類以上の異なる磁性材料から構成されることを特徴とする請求項1または2に記載のスピントルクオシレータ。 - 前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の膜端部の飽和磁化低下部は酸化や窒化等の化学反応またはイオン注入等により形成されることを特徴とする請求項1または2に記載のスピントルクオシレータ。 - 前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部の飽和磁化も膜中央の飽和磁化よりも小さいことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のスピントルクオシレータ。 - 磁気記録媒体に対して、マイクロ波アシスト記録によるデータの記録を行ない、かつ、データの再生を行う磁気記録再生ヘッドは、
高周波磁界を発生するための発振器、記録ヘッド磁界を発生するための主磁極、及び前記主磁極に磁場を励磁するためのコイルを含む記録ヘッド部と、再生ヘッド部とを有し、
前記発振器は、
固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有し、
前記交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方が小さく、
前記発振器における前記交流磁界発生層において、
膜端部の飽和磁化が小さい領域における飽和磁化と面積をそれぞれMs_edgeとS_edgeとし、膜中央部の飽和磁化が大きい領域における飽和磁化と面積をそれぞれMs_centerとS_centerとするとき、
((Ms_center−Ms_edge)/Ms_center)×(S_edge/S_center)が0.05以上1以下であることを特徴とする磁気記録再生ヘッド。 - 前記発振器において、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化が、前記交流磁界発生層の膜中央部から端部に近づくにつれて段階的に小さくなっていることを特徴とする請求項6に記載の磁気記録再生ヘッド。 - 前記発振器において、
前記交流磁界発生層の膜中央部と膜端部の飽和磁化低下部は少なくとも2種類以上の異なる磁性材料から構成されることを特徴とする請求項6または7に記載の磁気記録再生ヘッド。 - 前記発振器において、
前記交流磁界発生層の膜端部の飽和磁化低下部は酸化や窒化等の化学反応またはイオン注入等により形成されることを特徴とする請求項6または7に記載の磁気記録再生ヘッド。 - 前記発振器において、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部の飽和磁化も膜中央の飽和磁化よりも小さいことを特徴とする請求項6から9のいずれかに記載の磁気記録再生ヘッド。 - 磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対して、マイクロ波アシスト記録によるデータの記録を行ない、かつ、データの再生を行う磁気記録再生ヘッドとを含むディスク装置であって、
前記磁気記録再生ヘッドは、
高周波磁界を発生するための発振器、記録ヘッド磁界を発生するための主磁極、及び前記主磁極に磁場を励磁するためのコイルを含む記録ヘッド部と、再生ヘッド部とを有し、
前記発振器は、
固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有し、
前記交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方が小さく、
前記発振器における前記交流磁界発生層において、
膜端部の飽和磁化が小さい領域における飽和磁化と面積をそれぞれMs_edgeとS_edgeとし、膜中央部の飽和磁化が大きい領域における飽和磁化と面積をそれぞれMs_centerとS_centerとするとき、
((Ms_center−Ms_edge)/Ms_center)×(S_edge/S_center)が0.05以上1以下であることを特徴とするディスク装置。
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