JP5740259B2 - スピントルク発振素子再生ヘッド及び磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係るSTO再生ヘッド100を概略的に示している。このSTO再生ヘッド100は、磁気記録媒体150に記録されている情報を再生するために使用される。磁気記録媒体150としては、例えば、ハードディクスドライブ(HDD)に搭載される磁気ディスクがある。本実施形態では、STO再生ヘッド100がHDDに適用される場合を例に挙げて説明する。本実施形態の磁気記録媒体150は磁気ディスクである。
図3は、発振層114に作用する媒体磁場の、シールド膜の媒体対向面からの距離依存性を計算した結果を示している。計算は、マイクロマグネティックシミュレーションによって行った。ターゲットビットは、図1の媒体ビット152のような上向きの媒体ビットとして、発振層114に作用する媒体磁場のY方向成分を計算した。図3において、横軸は、シールド膜の媒体対向面とスピントルク発振素子の媒体対向面との距離を示し、縦軸は、発振層に作用する磁場のY方向成分の大きさを示す。
発明者らは、MgO/CoFeB系TMR膜を用いたスピントルク発振素子を作成し、スピントルク発振素子に約60 Oeのパルス磁場を印加してスピントルク発振素子の周波数変化を測定した。測定結果からは、スピントルク発振素子の周波数が400MHz/60 Oeという十分大きな変化を示すことが確認された。この実験について以下に詳細に説明する。
図5は、第2の実施形態に係るSTO再生ヘッド500を概略的に示している。STO再生ヘッド500には、スピントルク発振素子110の媒体対向面118の下部であって、シールド膜120A、120Bにより規定される部分に絶縁層501が設けられている。絶縁層501は、磁気的に無反応な非磁性体で形成される。
図6は、第3の実施形態に係るSTO再生ヘッド600を概略的に示している。このSTO再生ヘッド600では、発振層114がシールド膜120A、120B間の略中心に配置されている。即ち、発振層114は、シールド膜120A、120Bから空間的に最も離れた位置に設けられている。発振層114がシールド膜120A、120B間の中心部に配置される場合、シールド膜による磁場吸引効果が最も利きにくく、発振層114に作用する媒体磁場が大きくなる。
図7は、第4の実施形態に係るSTO再生ヘッド700を概略的に示している。STO再生ヘッド700は、図2のSTO再生ヘッド100の構成に加えて、スピントルク発振素子110の発振層114にバイアス磁場を印加するためのバイアス磁場源701を備える。図7では、バイアス磁場源701は、発振層114の上方に形成されている。バイアス磁場源701は、発振層114の磁化116の振動中心方向(発振中心方向)が磁気記録媒体150の表面に垂直な向き(Y方向又は−Y方向)になるように、発振層114にバイアス磁場を印加する。従って、磁化116の発振中心方向は、スピントルク発振素子110に作用するターゲットビット152からの媒体磁場の方向と略平行となる。
図8は、図7のSTO再生ヘッド700から発振層114、ターゲットビット152及びバイアス磁場源701を抜き出して示している。ターゲットビット152等を含む媒体ビットからの媒体磁場が作用していない場合、発振層114の磁化116の発振周波数は、γHeff/2πで表される。ここで、γは磁気回転比である。また、Heffは磁化116に作用する発振中心方向の有効磁場を表す。有効磁場Heffは、外部磁場、磁気異方性磁場、反磁場に依存する。外部磁場には、バイアス磁場源701からのバイアス磁場も含まれる。
図11及び図12を参照して、第4の実施形態の変形例に係るSTO再生ヘッドを説明する。
図11は、図7に示されるXI-XI線に沿った発振層114の断面図である。図11では、絶縁層は省略されている。図11の例では、発振層114の断面形状は、長方形である。即ち、発振層114は、その膜面において長さの異なる二軸(長軸1101及び短軸1102)を有する。長軸1101は、発振層114の膜面の長手方向に規定され、短軸1102は、該膜面の短手方向に沿って規定される。発振層114の断面(膜面)形状が長方形である場合、長軸1101及び短軸1102は、互いに直交する。なお、発振層114の断面形状は、楕円形などであってもよい。発振層114は、媒体磁場ΔHが作用する向き(即ち、Y方向)と短軸1102とが互いに平行となるように配置される。媒体磁場ΔHが作用する向きと短軸1102とが互いに平行となるように発振層114が配置される場合、発振層114の磁化116の媒体磁場ΔHによる発振周波数変化量|Δf/ΔH|を大きくとることが可能となる。これにより、ターゲットビットからの媒体磁場を有効的に磁化116の瞬時の周波数変化に寄与させることができる。
薄膜である発振層114を楕円形又は長方形のような二軸を有する異方的な形状にすると、発振層114の磁化116には、実効的な面内磁気異方性磁場Hanが作用する。また、薄膜であることに起因して、面直方向の実行的な反磁場4πMeffも発振層114の磁化116に作用する。
第5の実施形態では、上述した各実施形態に係るSTO再生ヘッドを備えた磁気記録再生装置の一例を説明する。
Claims (7)
- 磁気記録媒体に対向する第1の対向面を有するスピントルク発振素子と、
前記スピントルク発振素子が間に配置される一対のシールド部であって、前記磁気記録媒体に対向する第2の対向面をそれぞれ有する一対のシールド部と、
を具備し、
前記スピントルク発振素子に作用する、情報を読み出す対象の媒体ビットに隣接する媒体ビットからの磁場を低減するために、前記第2の対向面のそれぞれと前記磁気記録媒体との距離を、前記第1の対向面と前記磁気記録媒体との距離よりも短くしたことを特徴とするスピントルク発振素子再生ヘッド。 - 前記一対のシールド部により規定される部分に設けられ、前記磁気記録媒体に対向する第3の対向面を有する絶縁層をさらに具備し、
前記第2の対向面のそれぞれと前記第3の対向面とが連続し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発振素子再生ヘッド。 - 前記スピントルク発振素子は、磁化が回転可能な発振層を含む多層構造からなる、ことを特徴とする請求項1に記載のスピントルク発振素子再生ヘッド。
- 前記発振層は、前記一対のシールド部の間の中心部に配置されていることを特徴とする請求項3に記載のスピントルク発振素子再生ヘッド。
- 前記発振層にバイアス磁場を印加するためのバイアス磁場源をさらに具備することを特徴とする請求項3又は4に記載のスピントルク発振素子再生ヘッド。
- 前記発振層は、該発振層の膜面の長手方向に規定される第1軸、及び該膜面の短手方向に規定される第2軸を備え、前記磁気記録媒体から発生されて前記発振層に作用する媒体磁場の向きと、前記第2軸と、が平行になるように前記発振層が配置される、ことを特徴とする請求項5に記載のスピントルク発振素子再生ヘッド。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のスピントルク発振素子再生ヘッドと、
前記磁気記録媒体と、を具備する磁気記録再生装置。
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