JP6072172B1 - 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録密度の向上が可能な磁気記録媒体及び磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、磁気記録媒体は、第１磁性層と、第２磁性層と、を含む。前記第１磁性層の磁化容易軸は、前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう第１方向に沿う。前記第２磁性層は、前記第１方向に対して垂直な面内の磁気異方性を有する。前記第２磁性層の第２磁化は、前記第１磁性層の第１磁化と反対向きである。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気記録媒体及び磁気記録再生装置に関する。

磁気記録媒体及び磁気記録再生装置において、記録密度の向上が求められている。

特開２００４−０３９０３３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記録媒体及び磁気記録再生装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、磁気記録媒体は、第１磁性層と、第２磁性層と、を含む。前記第１磁性層の磁化容易軸は、前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう第１方向に沿う。前記第２磁性層は、前記第１方向に対して垂直な面内の磁気異方性を有する。前記第２磁性層の第２磁化は、前記第１磁性層の第１磁化と反対向きである。前記第２磁性層は、複数の結晶粒を含む。前記複数の結晶粒のそれぞれは、前記第１方向に対して垂直な第２方向に沿った第１長さと、前記第１方向に対して垂直で前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った第２長さと、を有する。前記複数の結晶粒において、前記第１長さの平均は、前記第２長さの平均とは異なる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る磁気記録媒体の特性を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る磁気記録媒体を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る磁気記録媒体を例示する模式的平面図である。 第１の実施形態に係る磁気記録媒体の使用状態を例示する模式図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、磁気記録媒体の特性を例示する模式図である。 図７（ａ）〜図７（ｄ）は、磁気記録媒体の特性を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る磁気記録媒体の使用状態を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る磁気記録媒体の使用状態を例示する模式図である。 第２の実施形態に係る磁気記録媒体を例示する模式的断面図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の実施形態に係る磁気記録媒体の動作を例示する模式図である。 実施形態に係る磁気記録媒体の使用状態を例示する模式図である。 第３の実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的斜視図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録再生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。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、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。また、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。
なお、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の実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体を例示する模式的断面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る磁気記録媒体８０は、第１磁性層１０と、第２磁性層２０と、を含む。

第１磁性層１０から第２磁性層２０に向かう方向を第１方向とする。第１方向は、例えば、第１磁性層１０と第２磁性層２０との積層方向である。第１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。第１磁性層１０及び第２磁性層２０は、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。

この例では、磁気記録媒体８０は、基板８２をさらに含む。基板８２は、第１方向において、第１磁性層１０及び第２磁性層２０と重なる。

この例では、基板８２と第２磁性層２０との間に、第１磁性層１０が配置される。実施形態において、基板８２と第１磁性層１０との間に、第２磁性層２０が配置されても良い。

第１磁性層１０の磁化容易軸は、第１方向に沿う。第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍ（第１磁化１０Ｍの方向）は、第１方向に沿う。第１磁化１０Ｍと第１方向との間の角度は、第１磁化１０ＭとＸ−Ｙ平面との間の角度よりも小さい。第１磁性層１０は、例えば垂直磁化膜である。

第２磁性層２０は、第１方向に対して垂直な面内（Ｘ−Ｙ平面内）の磁気異方性を有する。第２磁性層２０の第２磁化２０Ｍは、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍと反対向きである。

磁気記録媒体８０の記録ビット２５は、第１磁性層１０と第２磁性層２０とを含む。第１磁性層１０は、例えば、垂直方向に磁化容易軸を持つ垂直磁化膜である。第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍは、２つの安定方向を有する。２つの安定方向は、例えば、「上向き」及び「下向き」である。これらの安定方向を用いて、例えば、１ビットの情報が記録される。

第２磁性層２０は、面内の１方向において、異方性を有する。第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍと、第２磁性層２０の第２磁化２０Ｍと、の間には、反強磁性的な相互作用が働く。

第２磁性層２０は、単体では、垂直磁化膜、または、面内磁化膜である。第２磁性層２０が第１磁性層１０と積層されたときにおいては、残留状態において、第２磁化２０Ｍは、第１磁化１０Ｍと反平行の、実質的な垂直となる。これは、反強磁性相互作用に基づく。

例えば、第１磁性層１０の磁気異方性は、この反強磁性相互作用による有効磁界よりも大きい。このため、反強磁性相互作用による第１磁化１０Ｍの反転は生じない。

第１磁性層１０は、例えば、垂直磁気異方性エネルギーの大きい材料を含む。これにより、例えば、情報の記録において、高い安定性が得られる。第１磁性層１０は、例えば、ＣｏＣｒ系合金、ＦｅＰｔ系合金、ＣｏＰｔ系合金、Ｃｏ／Ｐｔの多層膜、Ｃｏ／Ｐｄの多層膜、ＲＥ−ＴＭ合金（希土類―鉄族合金）の少なくともいずれかを含む。

記録の安定性の指標として、例えば、（Ｋ_ｕ・Ｖ）／（ｋ_Ｂ・Ｔ）がある。「Ｋ_ｕ」は、磁気異方性エネルギーである。「Ｖ」は、活性化体積である。「ｋ_Ｂ」は、ボルツマン定数である。「Ｔ」は、絶対温度である。第１磁性層１０において、（Ｋ_ｕ・Ｖ）／（ｋ_Ｂ・Ｔ）は、例えば６０よりも大きいことが望ましい。

第２磁性層２０は、例えば、垂直磁気異方性エネルギーの小さい垂直磁化膜を含む。これにより、例えば、残留状態において、自発的な反強磁性配置が得られる。第２磁性層２０は、例えば、ＣｏＣｒ系合金、及び、Ｃｏ／Ｐｔの多層膜、及び、Ｃｏ／Ｐｄの多層膜の少なくともいずれかを含む。

第２磁性層２０は、例えば、面内磁化膜でも良い。第２磁性層２０は、例えば、Ｃｏ及びＦｅの少なくともいずれかを含む。

第２磁性層２０においては、第２磁性層２０の厚さと反強磁性結合との関係により、残留状態において、自発的に略垂直の反強磁性配置が得られる。

第２磁性層２０は、例えば、Ａｌ、Ｓｉ及びＢの少なくともいずれかを含んでも良い。これにより、第２磁性層２０の飽和磁化が調整される。これにより、反磁界が制御されても良い。

第２磁性層２０は、面内（Ｘ−Ｙ平面）の１つの方向に、異方性を有する。例えば、第２磁性層２０は、結晶磁気異方性を有する材料を含む。例えば、第２磁性層２０は、誘導磁気異方性を有する材料を含んでも良い。これにより、第２磁性層２０において、面内（Ｘ−Ｙ平面内）の異方性が得られる。例えば、第２磁性層２０の成膜時に、磁界印加が行われる。例えば、第２磁性層２０の成膜後に、磁界中熱処理などが行われる。これにより、結晶磁気異方性または誘導磁気異方性が効果的に発現する。

第２磁性層２０は、形状磁気異方性を有しても良い。形状異方性は、例えば、第２磁性層２０の形状の加工により得られる。これにより、第２磁性層２０において、面内（Ｘ−Ｙ平面内）の異方性が得られる。

例えば、残留状態において、第１磁性層１０からの漏れ磁界と、第２磁性層２０からの漏れ磁界と、は、互いキャンセルするように働く。周囲の記録ビット２５に働く漏れ磁界は、弱くなる。これにより、周囲の記録ビット２５の状態に依存した磁化反転条件の変化が小さくなる。これにより、安定した磁化反転が得られる。

例えば、第１磁性層１０の磁気ボリュームと、第２磁性層２０の磁気ボリュームと、が互いに等しい場合に、漏れ磁界が最も低減される。例えば、第１磁性層１０の第１方向（Ｚ軸方向）に沿う厚さｔ１と、第１磁性層１０の飽和磁化Ｍｓ１と、の積（Ｍｓ１・ｔ１）は、第２磁性層２０の第１方向に沿う厚さｔ２と、第２磁性層２０の飽和磁化Ｍｓ２と、の積（Ｍｓ２・ｔ２）の０．８倍以上１．２倍以下である。

実施形態において、第１磁性層１０の磁気ボリュームと、第２磁性層２０の磁気ボリュームと、が互いに異なっても良い。第１磁性層１０の磁気ボリュームと、第２磁性層２０の磁気ボリュームと、において、大小関係は、任意である。実施形態において、記録動作が十分安定に行われるように、漏れ磁界が低減されれば良い。

このように、第１磁性層１０は、例えば、第１磁性層１０の層面（Ｘ−Ｙ平面）に対して垂直方向の磁化容易軸を有する。第２磁性層２０は、Ｘ−Ｙ面内の１つの方向の磁気異方性を有する。第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍと、第２磁性層２０の第２磁化２０Ｍと、は、互いに磁化が反対となる相互作用を、互いに及ぼす。例えば、第１磁性層１０の保磁力は、この相互作用の有効磁界よりも強い。第２磁性層２０の第２磁化２０Ｍは、この相互作用により、残留状態において、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍと反平行となる。第２磁化２０Ｍは、Ｘ−Ｙ平面に対して、実質的に垂直になる。

図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る別の磁気記録媒体８０Ａは、第１磁性層１０及び第２磁性層２０に加えて、非磁性層１５をさらに含む。これ以外は、磁気記録媒体８０と同じなので、説明を省略する。

非磁性層１５は、第１磁性層１０と第２磁性層２０との間に設けられる。非磁性層１５は、例えば、Ｒｕを含む。非磁性層１５は、例えば、第１磁化１０Ｍと第２磁化２０Ｍとの間に、反強磁性的な結合をもたらす。

以下では、実施形態について、磁気記録媒体８０について、説明する。以下の説明は、磁気記録媒体８０Ａにも適用できる。

図２は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体の特性を例示する模式図である。
図２は、磁気記録媒体８０の特性を例示している。図２において、横軸は、磁界Ｈである。縦軸は、磁化Ｍである。

図２の磁化曲線において、磁界Ｈの増大につれて、磁化Ｍは、２つの段階で変化し、磁化Ｍは、３つの状態を遷移する。磁界Ｈの減少につれて、磁化Ｍは、２つの段階で変化し、磁化Ｍは、３つの状態を遷移する。磁化Ｍは、合計で４つの状態を有している。

既に説明したように、第２磁性層２０は、Ｘ−Ｙ平面内（第１方向に対して垂直な面内）の異方性を有する。例えば、第２磁性層２０は、結晶磁気異方性、誘導磁気異方性及び形状磁気異方性の少なくともいずれかを有する。以下、第２磁性層２０の構成の例について説明する。

図３は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体を例示する模式図である。
図３は、記録ビット２５を例示している。図３に示すように、記録ビット２５は、複数の結晶粒２５ｇを含む。結晶粒２５ｇは、粒界２５ｂで囲まれる。

この例では、結晶粒２５ｇは等方的ではない。結晶粒２５ｇの１つの方向に沿った第１長さＬｇ１は、結晶粒２５ｇの別の方向に沿った第２長さＬｇ２よりも長い。この１つの方向は、例えば、長軸である。この別の方向は、例えば短軸である。短軸は、長軸と交差する。長軸は、Ｘ−Ｙ平面に沿う成分を有する。

このように、複数の結晶粒２５ｇの１つは、第１長さＬｇ１と、第２長さＬｇ２と、を有している。第１長さＬｇ１は、第１方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な第２方向に沿った長さである。第２長さＬｇ２は、第１方向に対して垂直で第２方向に対して垂直な第３方向に沿った長さである。実施形態においては、複数の結晶粒２５ｇの１つにおいて、第１長さＬｇ１は、第２長さＬｇ２とは、異なる。複数の結晶粒２５ｇにおいて、第１長さＬｇ１の平均は、第２長さＬｇ２の平均と異なっても良い。

これにより、結晶粒２５ｇに、形状磁気異方性が生じる。これにより、第２磁性層２０において、Ｘ−Ｙ平面内の磁気異方性が生じる。

記録ビット２５の複数の結晶粒２５ｇは、第２磁性層２０に設けられる複数の結晶粒に対応する。すなわち、第２磁性層２０は、複数の結晶粒（結晶粒２５ｇ）を含む。複数の結晶粒（結晶粒２５ｇ）のそれぞれは、第１方向に対して垂直な第２方向に沿った第１長さＬｇ１と、第１方向に対して垂直で第２方向に対して垂直な第３方向に沿った第２長Ｌｇ２さと、を有する。第２磁性層２０の複数の結晶粒（結晶粒２５ｇ）の１つにおいて、第１長さＬｇ１は、第２長さＬｇ２とは異なる。第２磁性層２０の複数の結晶粒（結晶粒２５ｇ）において、第１長さＬｇ１の平均は、第２長さＬｇ２の平均とは異なっても良い。

この例では、複数の結晶粒２５ｇにおいて、長軸の方向は、ランダムである。実施形態において、複数の結晶粒２５ｇにおいて、長軸の方向が１つの方向に沿っていても良い。

このように、記録ビット２５は、グラニュラー構造を有しても良い。記録ビット２５は、例えば、記録ビット２５となる材料を、セグレガントを用いてグラニュラー媒体に加工することで得られる。

セグレガントは、例えば、酸化物、窒化物、及び、Ｃ（炭素）などを含む。酸化物は、例えば、ＴｉＯ_ｘ、ＳｉＯ_ｘ及びＭｇＯ_ｘの少なくともいずれかを含む。窒化物は、例えば、ＳｉＮ_ｘを含む。セグレガントは、例えば、シリコン酸窒化物を含んでも良い。

第２磁性層２０として、結晶磁気異方性を有する材料、及び、誘導磁気異方性を有する材料の少なくともいずれかを用いる。これにより、第２磁性層２０において、Ｘ−Ｙ平面内の磁気異方性が生じる。

グラニュラー媒体への加工の際に、結晶粒２５ｇに働く形状磁気異方性を利用してもよい。これにより、第２磁性層２０において、Ｘ−Ｙ平面内の磁気異方性が生じる。

さらに、結晶磁気異方性を有する材料及び誘導磁気異方性を有する材料の少なくともいずれかを用いることと、結晶粒２５ｇに働く形状磁気異方性を利用することと、を同時に実施しても良い。

結晶粒２５ｇに働く形状磁気異方性を利用するように記録ビット２５グラニュラー媒体に加工した際には、第１磁性層１０も、第２磁性層２０と実質的に同じ形状に加工される。このため、この場合には、第１磁性層１０にも形状磁気異方性が働く。

図４は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体を例示する模式的平面図である。
図４に示すように、磁気記録媒体８０において、記録トラック８６が設けられる。記録トラック８６は、媒体移動方向８５に沿って伸びる。磁気記録媒体８０は、例えば、円形のディスク状である（後述する図１３参照）。記録トラック８６は、実質的に、円の円周方向に沿って延びる。

磁気記録媒体８０は、複数のディスクリートビット８８を含む。複数のディスクリートビット８８のそれぞれの周りに、非磁性体８７が設けられる。複数のディスクリートビット８８は、非磁性体８７により分断されている。

すなわち、磁気記録媒体８０は、複数の第２磁性層２０を含む。複数の第２磁性層２０は、Ｘ−Ｙ平面に並ぶ。例えば、複数の磁性層２０の周りには、非磁性体８７が設けられている。複数の第２磁性層２０の１つのＸ軸方向（第１方向に対して垂直な１つの方向：第２方向）の長さＬｘ（第１軸長さ）は、複数の第２磁性層２０のその１つのＹ軸方向（第１方向に対して垂直で第２方向に対して垂直な方向：第３方向）の長さＬｙ（第２軸長さ）とは異なる。この例では、長さＬｘは、長さＬｙよりも短い。

例えば、長さＬｙは、長さＬｘの１．５倍以上５倍以下である。

この例においては、長さＬｘが長さＬｙと異なることで、第２磁性層２０に形状磁気異方性が生じる。これにより、第２磁性層２０において、Ｘ−Ｙ平面内の磁気異方性が生じる。

既に説明したように、実施形態において、基板８２が設けられる（例えば図１（ａ）参照）。この基板８２の上に第１磁性層１０及び第２磁性層２０が設けられる。この基板のＸ−Ｙ面内（第１方向に対して垂直な面内）の形状は、例えば円形である。このとき、上記の第２方向（長さＬｘの方向）は、円形の周方向に沿う。上記の第３方向（長さＬｙの方向）は、円形の中心を通る放射方向に沿う。第１軸長さ（長さＬｘ）は、第２軸長さ（長さＬｙ）よりも短い。

このような構成は、第２磁性層２０となる膜を、所定の形状に加工することで得られる。例えば、第１磁性層１０及び第２磁性層２０を含む積層膜が、ビットパターンド媒体に加工されることで、このような構成が得られる。

このように、ビットパターンド媒体に加工することで、磁性ビット（記録ビット２５）に働く形状磁気異方性が利用される。これにより、第２磁性層２０において、Ｘ−Ｙ平面内の磁気異方性が生じる。この例において、第２磁性層２０は、結晶磁気異方性を有する材料及び誘導磁気異方性を有する材料の少なくともいずれかを用いても良い。

磁性ビット（記録ビット２５）に働く形状磁気異方性を利用するようにビットパターンド媒体に加工される場合において、例えば、第１磁性層１０と第２磁性層２０とが、実質的に同じに加工されても良い。このとき、第１磁性層１０にも形状磁気異方性が働く。

実施形態において、第１磁性層１０が第２磁性層２０と同じ平面形状を有しても良く、異なる平面形状を有しても良い。

以上のように、第２磁性層２０は、例えば、結晶磁気異方性、誘導磁気異方性及び形状磁気異方性の少なくともいずれかを有する。これにより、第２磁性層２０に、Ｘ−Ｙ平面内の異方性が設けられる。

実施形態に係る磁気記録媒体によれば、後述するように、第２磁性層２０の磁化運動の軌道が楕円状となる。これにより、第１磁性層１０の磁化運動と第２磁性層２０の磁化運動とが結合する。これにより、アシスト効果の強度、および、アシスト効果の得られるマイクロ波磁界周波数の範囲が変化する。実施形態によれば、安定したアシスト記録が実施できる。アシスト効果が増強する。記録密度の向上が可能な磁気記録媒体が提供できる。

以下、磁気記録媒体の特性の例について説明する。
図５は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体の使用状態を例示する模式図である。
図５に示すように、磁気記録媒体８０の記録ビット２５が、磁気ヘッドの記録部６０に近接する。記録部６０からヘッド磁界Ｈ１が、記録ビット２５に加わる。ヘッド磁界Ｈ１により、第１磁性層１０において磁化反転を生じさせる。これにより、情報が記録される。図５に例示する状態（記録前の状態）においては、第１磁化１０Ｍは上向きであり、第２磁化２０Ｍは、下向きである。この状態を例として、記録ビット２５の磁化振動について説明する。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、磁気記録媒体の特性を例示する模式図である。
これらの図は、ヘッド磁界Ｈ１がないとき（ヘッド磁界Ｈ１＝０）に対応する。図６（ａ）は、第２磁性層２０の第２磁化２０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルを示す。図６（ｂ）は、第１磁性層１０の第１磁化１０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルを示す。これらの図の横軸は、周波数ｆｒである。横軸の中心において、周波数ｆｒは０である。横軸の右側は、反時計回りＣＣＷの円偏光周波数に対応する。横軸の左側は、時計回りＣＷの円偏光周波数に対応する。縦軸は、磁化振動の励起強さＳ１である。

例えば、第１磁化１０Ｍは、上向きである。図６（ｂ）に示すように、第１磁化１０Ｍは、基本的には、強磁性共鳴（ＦＭＲ）周波数付近の反時計回りＣＣＷの円偏光高周波磁界に対して応答を示す。

一方、第２磁化２０Ｍは、下向きである。第２磁化２０Ｍは、図６（ａ）に示すように、基本的には、ＦＭＲ周波数付近の時計回りＣＷの円偏光高周波磁界に対して応答を示す。さらに、第２磁性層２０の面内磁気異方性のため、磁化運動の軌道が、真円からずれて楕円状になる。真円からずれたこの軌道は、時計回りＣＷの真円の軌道と反時計回りＣＣＷの真円の軌道との足し合わせとなる。これにより、図６（ａ）に示すように、ＦＭＲ周波数付近の反時計回りＣＣＷの円偏光高周波磁界に対しても応答を示す。

第１磁性層１０に形状磁気異方性が働いている場合には、第１磁化１０Ｍの磁化運動の軌道が、真円からずれて楕円状になる。これにより、図６（ｂ）の点線で示すように、第１磁化１０Ｍは、時計回りＣＷの円偏光高周波磁界にも応答を示す。

情報を保持する第１磁性層１０の垂直磁気異方性は、第１磁性層１０と第２磁性層２０との間に働く反強磁性的結合よりも強い。一方、第２磁化２０Ｍは、第１磁性層１０と第２磁性層２０との間に働く反強磁性的結合によって、残留状態では自発的に反強磁性的な配置になる。

これらのことより、ヘッド磁界Ｈ１がないときには、第１磁性層１０のＦＭＲ周波数は、第２磁性層２０のＦＭＲ周波数よりも高くなる。第１磁性層１０に形状に起因する磁気異方性が働いている場合には、磁化運動の軌道が真円からずれて楕円状になる。このことに起因して、図６（ｂ）に点線で示すように、時計回りＣＷの円偏光高周波磁界にも、応答を示す。

記録ビット２５における磁化（第１磁化１０Ｍ及び第２磁化２０Ｍ）の向きが、図５に示す状態とは逆の場合（第１磁化１０Ｍが下向きで、第２磁化２０Ｍが上向きの場合）には、磁化の円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルは、時計回りＣＷ及び反時計回りＣＣＷについて、上記の説明とは逆になる。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は、磁気記録媒体の特性を例示する模式図である。
これらの図は、ヘッド磁界Ｈ１が記録ビット２５に印加されている状態（ヘッド磁界Ｈ１＞０の状態）に対応する。図７（ａ）は、第２磁化２０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルを示す。図７（ｂ）は、第１磁化１０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルを示す。これらの図の横軸は、周波数ｆｒである。これらの図の縦軸は、磁化振動の励起強さＳ１である。

図７（ｃ）及び図７（ｄ）は、アシスト効果の高周波磁界周波数依存性を例示している。図７（ｃ）は、第１磁化１０Ｍと第２磁化２０Ｍとの間において、磁化振動の結合がない場合に対応する。図７（ｄ）は、磁化振動の結合がある場合に対応する。図７（ｃ）及び図７（ｄ）の横軸は、周波数ｆｒである。これらの図の縦軸は、アシスト効果の強さＳＡ１である。

ヘッド磁界Ｈ１により、第１磁性層１０において磁化反転を生じる。ヘッド磁界Ｈ１は、第１磁化１０Ｍに対して反平行である。すなわち、ヘッド磁界Ｈ１は、第２磁化２０Ｍに対して平行である。

このヘッド磁界Ｈ１により、第１磁性層１０のＦＭＲ周波数は、図６（ｂ）に例示した状態におけるＦＭＲ周波数よりも低くなる。そして、第２磁性層２０のＦＭＲ周波数は、図６（ａ）に例示した状態におけるＦＭＲ周波数よりも高くなる。

この状態において、第１磁化１０Ｍ及び第２磁化２０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルは、反時計回りＣＣＷ成分において重なる。このため、第１磁化１０Ｍ及び第２磁化２０Ｍとの間の反強磁性的結合、およびダイポール相互作用によって、２つの磁化の運動が結合する。この結合が起こることにより、第１磁性層１０の磁化反転のアシスト効果が得られる高周波磁界の周波数、およびその時のアシスト効果の強さが変化する。

磁化振動の結合がないときには、図７（ｂ）に例示する第１磁化１０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルに一致した高周波磁界で、アシスト効果が得られる。このため、このときには、アシスト効果の高周波磁界周波数依存性は、図７（ｃ）に例示する状態となる。

一方、磁化振動の結合があるときには、図７（ｂ）に例示する第１磁化１０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルと、図７（ａ）に例示する第２磁化２０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルと、の両方において、アシスト効果が得られる。このため、アシスト効果の高周波磁界周波数依存性は、図７（ｄ）に例示する状態となる。すなわち、２つのスペクトルの重なる部分では、アシスト効果が強くなる。

第１磁性層１０に形状に起因する磁気異方性が働いている場合には、磁化運動の軌道が真円からずれて楕円状になる。このことに起因して、図７（ｂ）に点線で示すように、時計回りＣＷの円偏光高周波磁界にも応答を示す。この時、第１磁化１０Ｍ及び第２磁化２０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルは、時計回りＣＷの成分においても重なりを持つ。このため、２つの磁化運動の結合がさらに強くなる。

このように、実施形態において、記録磁界（ヘッド磁界Ｈ１）が印加されたときに、第１磁性層１０の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部は、第２磁性層２０の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部と、重なる。第１磁性層１０の磁化運動と、第２磁性層２０の磁化運動と、は、反強磁性的な相互作用及びダイポール相互作用の少なくともいずれかによって結合する。

記録ビット２５における磁化方向（第１磁化１０Ｍ及び第２磁化２０Ｍ）が、図５に示す状態とは反対の場合（第１磁化１０Ｍが下向きで、第２磁化２０Ｍが上向きで、ヘッド磁界Ｈ１が上向きの場合）には、磁化の円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルは、時計回りＣＷ及び反時計回りＣＣＷについて、上記の説明とは逆になる。

図８は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体の使用状態を例示する模式図である。
図８に示すように、磁気記録媒体８０の記録ビット２５が、磁気ヘッドの再生部７０に近接する。再生部７０は、磁界を検出可能である。

反強磁性的に結合した第１磁性層１０及び第２磁性層２０からの漏れ磁界は、互いにキャンセルするように働く。このとき、第１磁性層１０及び第２磁性層２０において、磁気ボリュームに差があり、そして、再生部７０までの距離に差がある。このため、漏れ磁界Ｈ２が発生する。漏れ磁界Ｈ２が、再生部７０に印加される。

図８の例では、第１磁性層１０の磁気ボリュームが第２磁性層２０の磁気ボリュームよりも大きい。漏れ磁界Ｈ２の方向は、第１磁化１０Ｍの方向に対して平行である。逆に、第２磁性層２０の磁気ボリュームが第１磁性層１０の磁気ボリュームよりも大きい場合は、漏れ磁界Ｈ２の方向は、第２磁化の方向に対して平行となる。漏れ磁界Ｈ２を、再生部７０を用いて検出することにより、記録ビット２５に記録された情報が再生される。

図９は、第１の実施形態に係る磁気記録媒体の使用状態を例示する模式図である。
図９に示すように、磁気記録媒体８０の記録ビット２５が、磁気ヘッドの再生部７５に近接する。再生部７５は、磁気共鳴を検出することができる。

記録ビット２５から発生する漏れ磁界が小さいほうが、周囲の記録ビットに印加される磁界が弱くなる。周囲の記録ビットの状態に依存したアシスト効果の変化が小さくなる。しかしながら、漏れ磁界を小さくすると、漏れ磁界を検出する方法では、検出が困難になる。ＦＭＲ周波数を検出することのできる再生部７５を用いることにより、例えば、この問題が解決される。

再生部７５は、再生磁界Ｈ３を記録ビット２５に印加する。再生磁界Ｈ３の強度は、第１磁性層１０において磁化反転が起こらない強度である。これにより、第１磁化１０ＭのＦＭＲ周波数は、第１磁化１０Ｍの方向に応じて、変化する。

図９に示す例では、再生磁界Ｈ３と第１磁化１０Ｍとは、互いに反平行である。このため、第１磁化１０ＭのＦＭＲ周波数は、残留状態と比較して、低下する。一方、第１磁化１０Ｍの磁化方向が、再生磁界Ｈ３とは逆向きである時は、第１磁化１０ＭのＦＭＲ周波数は、上昇する。ＦＭＲ周波数の変化が、再生部７５を用いて検出される。これにより、記録ビット２５に記録された情報を再生できる。

情報の再生時には、磁化反転が起こらない。このため、残留状態で第１磁化１０Ｍに対して反平行になっている第２磁化２０Ｍの磁化方向を、ＦＭＲ周波数を用いて検出してもよい。この場合も、再生磁界Ｈ３が記録ビット２５に印加される。これにより、第２磁化２０ＭのＦＭＲ周波数は、第２磁化２０Ｍの磁化方向に応じて変化する。周波数の変化を検出することによって、情報が再生される。

一般に、磁気記録装置において、磁化状態を利用して情報の記録再生が行われる。磁気記録装置は、大きな記録容量、高速な再生／記録速度、記録の不揮発性、及び、安いビット単価などの特徴を有している。磁気記録装置において、さらなる性能向上が求められている。

これまで、磁気記録における記録密度向上は、記録ビットの微細化により行われてきた。しかしながら、この手法は、限界を迎えている。記録ビットの微細化において、（Ｋ_ｕ・Ｖ）／（ｋ_Ｂ・Ｔ）で表される熱安定性の条件を満たすために、高い磁気異方性エネルギーを有する媒体材料が用いられる。このような媒体材料は高い保磁力を有するため、記録ヘッドから発生するヘッド磁界の強度が不足し、磁化反転を起こすことができず、情報の記録ができなくなる。例えば、トリレンマ問題が生じる。

この問題を解決するためにマイクロ波アシスト磁気記録方式（ＭＡＭＲ）が提案されている。この方式では、記録ヘッドから、ヘッド磁界と供に、高周波磁界が記録媒体に印加される。記録ビットの磁化振動を励起することにより、保磁力以下のヘッド磁界で磁化反転が行われる。この反転磁界の低減効果は、アシスト効果と呼ばれる。ＭＡＭＲにより、磁気異方性の高い媒体材料への情報の記録が可能となる。これにより、記録の安定性が向上し、高い記録密度が得られる。

高周波磁界を用いた記録方法では、アシスト効果を得るために、磁性体のＦＭＲ周波数を考慮して、記録ビットに印加する高周波磁界の周波数が調整される。ＦＭＲ周波数は、磁気回転比をγとし、磁性体に働く有効磁界をＨｅｆｆとすると、（γ／２π）・Ｈｅｆｆで表される。

１つの記録ビットには、その周囲の記録ビットから発生する漏れ磁界が印加される。このため、周囲の記録ビットの磁化状態に依存して有効磁界が変化する。そのため、ＦＭＲ周波数も変化し、安定したアシスト効果が得られないという問題がある。

これを解決するために、２層の磁性体を反強磁性的に結合させた、反強磁性結合（ＡＦＣ）媒体を用いる方法がある。この方法においては、記録ビットからの漏れ磁界が低減する。しかしながら、ＡＦＣ媒体において、漏れ磁界を打ち消すために追加された磁性層はアシスト効果に寄与しない。ＡＦＣ媒体では、２つの磁性層が反平行になるため、それぞれの磁性層の磁化運動の回転方向が逆になり、２つの磁性体の間で磁化運動の結合が起きないためである。

実施形態に係る磁気記録媒体においては、この課題を解決する。実施形態においては、アシスト効果を、周りのビットの影響を受けることなく安定して生じさせることができる。実施形態においては、アシスト効果の強度、およびアシスト効果の得られるマイクロ波磁界周波数を制御できる。これにより、アシスト効果が得られるマイクロ波磁界周波数範囲を拡張することができる。例えば、用途に応じた条件においてアシスト効果を生じさせることができる。磁気記録装置の性能を向上させることができる。

実施形態においては、第２磁性層２０が面内の磁気異方性を有する。これに起因して、第２磁性層２０の磁化運動の軌道が、真円からゆがみ、楕円状となる。これにより、第１磁性層１０の磁化運動と第２磁性層２０の磁化運動とが結合する。これにより、アシスト効果の強度、および、アシスト効果の得られるマイクロ波磁界周波数の範囲が変化する。

実施形態によれば、高周波磁界によるアシスト効果を利用した磁気記録において、安定したアシスト記録が実施できる。アシスト効果を増強させることができる。これにより、記録密度の向上が可能な磁気記録媒体が提供できる。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る磁気記録媒体を例示する模式的断面図である。
図１０に示すように、本実施形態に係る磁気記録媒体８０Ｂは、第１磁性層１０及び第２磁性層２０に加えて、第３磁性層１０ａと、第４磁性層２０ａと、中間層２８と、をさらに含む。中間層２８は、非磁性である。

第３磁性層１０ａは、第１磁性層１０から第２磁性層２０に向かう第１方向において、第１磁性層１０及び第２磁性層２０と重なる。第４磁性層２０ａは、第１方向において、第１磁性層１０及び第２磁性層２０と重なる。

第３磁性層１０ａ及び第４磁性層２０ａの組みと、第１磁性層１０及び第２磁性層２０の組みと、の間に、中間層２８が配置される。

第３磁性層１０ａには、例えば、第１磁性層１０に関して説明した構成が適用される。第４磁性層２０ａには、例えば、第２磁性層２０に関して説明した構成が適用される。

第３磁性層１０ａの磁化容易軸は、第１方向に沿う。第３磁性層１０ａの第３磁化１０ａＭは、第１方向に沿う。第３磁性層１０ａは、例えば垂直磁化膜である。第４磁性層２０ａは、第１方向に対して垂直な面内（Ｘ−Ｙ平面内）の磁気異方性を有する。第４磁性層２０ａの第４磁化２０ａＭは、第３磁性層１０ａの第３磁化１０ａＭと反対向きである。

第３磁性層１０ａ及び第４磁性層２０ａの組みは、別の記録ビット２５ａとなる。上記以外は、既に説明した磁気記録媒体８０または磁気記録媒体８０Ａと同様である。

磁気記録媒体８０Ｂにおいては、例えば、第１の実施形態に係る磁気記録媒体８０または磁気記録媒体８０Ａが、複数積層される。磁気記録媒体８０Ｂは、例えば、３次元磁気記録用垂直記録媒体である。

第１磁性層１０及び第３磁性層１０ａは、例えば、垂直磁化膜である。第２磁性層２０は、第１磁性層１０と積層された積層磁性層である。第４磁性層２０ａは、第３磁性層１０ａと積層された積層磁性層である。

例えば、第３磁性層１０ａの強磁性共鳴周波数は、第１磁性層１０の強磁性共鳴周波数とは異なる。

中間層２８は、非磁性金属材料、及び、非磁性絶縁材料の少なくともいずれかを含む。中間層２８は、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ及びＴａを含む。中間層２８は、例えば、ＭｇＯ_ｘを含む。中間層２８は、非磁性金属材料の膜、及び、非磁性絶縁材料の膜の少なくともいずれかが積層された積層膜を含んでも良い。

中間層２８は、例えば、記録ビット２５と記録ビット２５ａとの間の交換相互作用による磁気的な結合を切る。中間層２８は、これらの記録ビット（記録層）の結晶配向を制御する。

図１０に示す例では、２層の多層記録媒体が図示されている。記録ビット及び中間層の交互積層の数は、任意である。

磁気記録媒体８０Ｂ（３次元磁気記録用垂直記録媒体）において、例えば、複数の記録層（記録ビット）における磁化（第１磁化１０Ｍ及び第３磁化１０ａＭなど）は、互いに異なるＦＭＲ周波数を有している。複数の記録層において、アシスト効果の得られる高周波の周波数は、互いに異なる。選択された記録層（記録ビット２５または記録ビット２５ａなど）において、選択的な磁化反転が可能である。

複数の記録層における選択的な磁化反転の例について、以下説明する。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の実施形態に係る磁気記録媒体の動作を例示する模式図である。
図１１（ａ）は、記録ビット２５ａに対応する。図１１（ｂ）は、記録ビット２５に対応する。

図１１（ａ）は、ヘッド磁界Ｈ１が印加されているときの、記録ビット２５（記録層）におけるアシスト効果の高周波磁界依存性を例示している。記録ビット２５に含まれる第１磁性層１０及び第２磁性層２０において、磁化運動は結合している。図７（ｄ）に関する説明と同様に、第１磁化１０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルと、第２磁化２０Ｍの円偏光高周波磁界に対する応答スペクトルと、の両方において、アシスト効果が得られる。

図１１（ｂ）は、ヘッド磁界Ｈ１が印加されているときの、記録ビット２５ａ（記録層）におけるアシスト効果の高周波磁界依存性を例示している。第３磁性層１０ａの第３磁化１０ａＭのＦＭＲ周波数、及び、第４磁性層２０ａの第４磁化２０ａＭのＦＭＲ周波数は、第１磁性層１０の第１磁化１０ＭのＦＭＲ周波数、及び、第２磁性層２０の第２磁化２０ＭのＦＭＲ周波数とはそれぞれ異なる。これにより、記録ビット２５ａにおいて、アシストが生じる高周波磁界周波数を、記録ビット２５からずらすことができる。

複数の記録ビットのそれぞれに対応する周波数の高周波磁界が印加される。これにより、選択した記録ビット（記録層）において、反転を生じさせる。

３次元磁気記録においては、複数の記録層のそれぞれにおいて、アシスト効果をもたらす高周波磁界周波数帯が重ならない。１つの記録層におけるアシスト効果は、狭い高周波磁界周波数の範囲で、強く起きることが望ましい。

例えば、記録ビット２５において、ヘッド磁界Ｈ１を印加したときにおいて、第１磁性層１０のＦＭＲ周波数は、第２磁性層２０のＦＭＲ周波数と実質的に同じであることが好ましい。第１磁性層１０のＦＭＲ周波数と、第２磁性層２０のＦＭＲ周波数と、の差は、第１磁性層１０のＦＭＲ周波数の１０分の１以下であることが好ましい。

例えば、記録ビット２５ａにおいて、ヘッド磁界Ｈ１を印加したときにおいて、第３磁性層１０ａのＦＭＲ周波数は、第４磁性層２０ａのＦＭＲ周波数と実質的に同じであることが好ましい。第３磁性層１０ａのＦＭＲ周波数と、第４磁性層２０ａのＦＭＲ周波数と、の差は、第３磁性層１０ａのＦＭＲ周波数の１０分の１以下であることが好ましい。

ＦＭＲ周波数が実質的に一致することで、例えば、狭い高周波磁界周波数の範囲で、１つの記録層において、強いアシスト効果を得ることができる。複数の記録層のそれぞれにおいて、アシスト効果をもたらす高周波磁界周波数帯が実質的に重ならないようにできる。

磁気記録媒体８０Ｂにおいて、情報の再生は、例えば、図８に関する説明と同様に、複数の記録層のそれぞれからの漏れ磁界を検出してもよい。この時、再生部７０において、複数の記録層のそれぞれからの漏れ磁界の和が検出される。例えば、複数の記録層からの漏れ磁界の大きさが変更される。これにより、漏れ磁界の和から、複数の記録層のそれぞれにおける磁化状態が検出される。これにより、情報が再生される。

さらに、図９に関する説明と同様に、複数の記録層のそれぞれにおけるＦＭＲ周波数を検出しても良い。これにより、情報が再生される。複数の記録層のそれぞれにおける磁化は、互いに異なるＦＭＲ周波数を有している。再生磁界Ｈ３を記録ビット（記録層）に印加することにより、垂直磁性層（例えば、第１磁性層１０及び第３磁性層１０ａなど）の磁化のＦＭＲ周波数は、その磁化の方向に応じて変化する。ＦＭＲ周波数の変化を検出することによって、情報が再生される。この時、変化したＦＭＲ周波数が、他の記録ビットのＦＭＲ周波数と重ならないように再生磁界Ｈ３の強度が調整される。再生において、複数の記録層（記録ビット）の積層磁性層（第２磁性層２０及び第４磁性層２０ａなど）の磁化のＦＭＲ周波数が検出されても良い。

図１２は、実施形態に係る磁気記録媒体の使用状態を例示する模式図である。
図１２に示す例では、磁気記録媒体８０が、磁気記録再生装置１５０に設けられる。磁気記録媒体８０は、磁気ヘッド５０の記録部６０に近接される。

記録部６０は、主磁極６１と、リターンパス６２と、コイル６３と、スピントルク発振素子６５と、を含む。

コイル６３に情報に応じた電流が流される。電流により、主磁極６１で磁界（ヘッド磁界Ｈ１）が生じる。主磁極６１は、磁気記録媒体８０の記録ビット２５に、ヘッド磁界Ｈ１を印加する。ヘッド磁界Ｈ１は、例えば、記録磁界である。ヘッド磁界Ｈ１の少なくとも一部は、リターンパス６２を通過する。

スピントルク発振素子６５は、主磁極６１とリターンパス６２との間に配置される。スピントルク発振素子６５は、高周波磁界を発生させる。

スピントルク発振素子６５は、例えば、発振層６５ａと、スピン注入層６５ｂと、非磁性スピン透過層６５ｃと、を含む。非磁性スピン透過層６５ｃは、発振層６５ａと、スピン注入層６５ｂと、の間に配置される。

電流源６６を用いて、スピントルク発振素子６５に電流が供給される。発振層６５ａの磁化６５ａＭが発振する。発振に伴い発生する高周波磁界が、記録ビット２５に印加される。この時、高周波磁界の周波数は、記録ビット２５における、第１磁化１０Ｍと第２磁化２０Ｍとの結合運動を励起するように、調整される。第１磁化１０Ｍと第２磁化２０Ｍとの結合運動を励起することにより、第１磁化１０Ｍの磁化反転が生じる。

発振層６５ａ、スピン注入層６５ｂ及び非磁性スピン透過層６５ｃにおいて、それぞれの層の数、積層の順序、スピン注入層６５ｂの磁化６５ｂＭの方向、及び、電流の方向は、上記の磁化反転が起こるアシスト効果をもたらす限り、任意である。

この例では、単層記録媒体の記録ビット２５において、磁化が反転される。３次元磁気記録媒体における、複数の記録層の任意の１つの層の記録ビットの磁化の反転も同様に実施できる。

（第３の実施形態）
本実施形態は、磁気記録再生装置１５０に係る。
図１２に示すように、磁気記録再生装置１５０は、第１及び第２の実施形態に係る磁気記録媒体（例えば磁気記録媒体８０など）と、磁気ヘッド５０と、を含む。磁気ヘッド５０は、磁気記録媒体８０に磁界を印加する。磁気ヘッド５０は、磁気記録媒体８０に、高周波磁界及び記録磁界（ヘッド磁界Ｈ１）を印加する。

図１３は、第３の実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的斜視図である。
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第３の実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。
図１３に示すように、実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。

図１３に例示した記録用媒体ディスク１８０は、第１及び第２実施形態に係る磁気記録媒体８０、８０Ａ及び８０Ｂの少なくともいずれかに対応する。

記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ４に装着され、駆動装置制御部からの制御信号に応答するモータにより矢印Ａの方向に回転する。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。

磁気記録再生装置１５０は、記録媒体１８１を含んでもよい。例えば、磁気記録再生装置１５０は、ハイブリッドＨＤＤ（Hard Disk Drive）である。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。

記録用媒体ディスク１８０に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ３は、磁気ヘッド５０を含む。磁気ヘッド５０は、上記の記録部６０及び再生部７０を含む。

ヘッドスライダ３は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。

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３の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力とがつりあい、ヘッドスライダ３の媒体対向面は、記録用媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。ヘッドスライダ３は、「接触走行型」でも良い。この場合、ヘッドスライダ３は、記録用媒体ディスク１８０と接触する。

サスペンション１５４は、駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた駆動コイルと、このコイルを挟むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークを含む磁気回路と、を含む。サスペンション１５４は、一端と他端とを有し、磁気ヘッドは、サスペンション１５４の一端に搭載され、アクチュエータアーム１５５は、サスペンション１５４の他端に接続されている。

アクチュエータアーム１５５は、軸受部１５７の上下２箇所に設けられたボールベアリングによって保持される。ボイスコイルモータ１５６により、アクチュエータアーム１５５は、回転摺動ができる。磁気ヘッド５０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１４（ａ）は、磁気記録再生装置の一部を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ１６０の拡大斜視図である。
図１４（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１４（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から延出している。支持フレーム１６１は、軸受部１５７からＨＧＡと反対方向に延出している。支持フレーム１６１は、ボイスコイルモータのコイル１６２を支持する。

図１４（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から延出したアクチュエータアーム１５５と、アクチュエータアーム１５５から延出したサスペンション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３が取り付けられている。

サスペンション１５４は、信号の記録及び再生用、浮上量調整のためのヒーター用、及び、例えばスピントルク発振素子用などのためのリード線（図示しない）を有する。これらのリード線と、ヘッドスライダ３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極と、が電気的に接続される。

磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の記録と再生を行う信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、例えば、磁気記録再生装置１５０の背面側に設けられる。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結合される。

実施形態は、以下の特徴を含む。
（特徴１）
第１磁性層と、
第２磁性層と、
を備え、
前記第１磁性層の磁化容易軸は、前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう第１方向に沿い、
前記第２磁性層は、前記第１方向に対して垂直な面内の磁気異方性を有し、
前記第２磁性層の第２磁化は、前記第１磁性層の第１磁化と反対向きである、磁気記録媒体。
（特徴２）
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた非磁性層をさらに備えた特徴１に記載の磁気記録媒体。
（特徴３）
前記磁気異方性は、前記面内の結晶磁気異方性を含む、特徴１または２に記載の磁気記録媒体。
（特徴４）
前記第２磁性層は、結晶粒を含み、
前記結晶粒における結晶磁気異方性は、前記面内に沿う成分を含む、特徴１記載の磁気記録媒体。
（特徴５）
前記第２磁性層は、複数の結晶粒を含み、
前記複数の結晶粒のそれぞれは、前記第１方向に対して垂直な第２方向に沿った第１長さと、前記第１方向に対して垂直で前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った第２長さと、を有し、
前記複数の結晶粒において、前記第１長さの平均は、前記第２長さの平均とは異なる、特徴１記載の磁気記録媒体。
（特徴６）
前記磁気異方性は、前記面内の形状磁気異方性を含む、特徴１または２に記載の磁気記録媒体。
（特徴７）
前記第２磁性層は、複数設けられ、
前記複数の第２磁性層の１つの前記第１方向に対して垂直な第２方向に沿った第１軸長さは、前記複数の第２磁性層の前記１つの前記第１方向に対して垂直で前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った第２軸長さとは異なる、特徴１または２に記載の磁気記録媒体。
（特徴８）
基板をさらに備え、
前記基板の上に前記第１磁性層及び前記第２磁性層が設けられ、
前記基板の前記面内の形状は円形であり、
前記第２方向は、前記円形の周方向に沿い、
前記第３方向は、前記円形の中心を通る放射方向に沿い、
前記第１軸長さは、前記第２軸長さよりも短い、特徴７記載の磁気記録媒体。
（特徴９）
前記磁気異方性は、前記面内の誘導磁気異方性を含む、特徴１または２に記載の磁気記録媒体。
（特徴１０）
記録磁界が印加されたときに、前記第１磁性層の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部は、前記第２磁性層の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部と、重なる、特徴１〜９のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴１１）
第１磁性層の磁化運動と、第２磁性層の磁化運動と、は、反強磁性的な相互作用及びダイポール相互作用の少なくともいずれかによって結合する、特徴１〜１０のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴１２）
前記第１磁性層の磁気ボリュームは、前記第２磁性層の磁気ボリュームと等しい、特徴１〜１０のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴１３）
前記第１磁性層の前記第１方向に沿う厚さと、前記第１磁性層の飽和磁化と、の積は、前記第２磁性層の前記第１方向に沿う厚さと、前記第２磁性層の飽和磁化と、の積の０．８倍以上１．２倍以下である、特徴１〜１１のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴１４）
前記第１方向において、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と重なる第３磁性層と、
前記第１方向において、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と重なる第４磁性層と、
前記第１磁性層及び前記第２磁性層を含む組みと、前記第３磁性層及び前記第４磁性層を含む組みと、の間に設けられた非磁性の中間層と、
をさらに備え、
前記第３磁性層の磁化容易軸は、前記第１方向に沿い、
前記第４磁性層は、前記第１方向に対して垂直な面内の磁気異方性を有し、
前記第４磁性層の第４磁化は、前記第３磁性層の第３磁化と反対向きである、特徴１〜１３のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴１５）
前記第３磁性層の強磁性共鳴周波数は、前記第１磁性層の強磁性共鳴周波数とは異なる、特徴１４記載の磁気記録媒体。
（特徴１６）
第１磁性層と、
第２磁性層と、
を備え、
前記第１磁性層の磁化容易軸は、前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう第１方向に沿い、
前記第２磁性層の第２磁化は、前記第１磁性層の第１磁化と反対向きであり、
前記第２磁性層は、複数の結晶粒を含み、
前記複数の結晶粒のそれぞれは、前記第１方向に対して垂直な第２方向に沿った第１長さと、前記第１方向に対して垂直で前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った第２長さと、を有し、
前記複数の結晶粒の１つにおいて、前記第１長さは、前記第２長さとは異なる、磁気記録媒体。
（特徴１７）
記録磁界が印加されたときに、前記第１磁性層の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部は、前記第２磁性層の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部と、重なる、特徴１６記載の磁気記録媒体。
（特徴１８）
第１磁性層の磁化運動と、第２磁性層の磁化運動と、は、反強磁性的な相互作用及びダイポール相互作用の少なくともいずれかによって結合する、特徴１６または１７に記載の磁気記録媒体。
（特徴１９）
前記第１磁性層の磁気ボリュームは、前記第２磁性層の磁気ボリュームと等しい、特徴１６〜１８のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴２０）
前記第１磁性層の前記第１方向に沿う厚さと、前記第１磁性層の飽和磁化と、の積は、前記第２磁性層の前記第１方向に沿う厚さと、前記第２磁性層の飽和磁化と、の積の０．８倍以上１．２倍以下である、特徴１６〜１９のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴２１）
前記第１方向において、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と重なる第３磁性層と、
前記第１方向において、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と重なる第４磁性層と、
前記第１磁性層及び前記第２磁性層を含む組みと、前記第３磁性層及び前記第４磁性層を含む組みと、の間に設けられた非磁性の中間層と、
をさらに備え、
前記第３磁性層の磁化容易軸は、前記第１方向に沿い、
前記第４磁性層の第４磁化は、前記第３磁性層の第３磁化と反対向きであり、
前記第４磁性層は、複数の結晶粒を含み、
前記第４磁性層の前記複数の結晶粒のそれぞれは、前記第１方向に対して垂直な第４方向に沿った第４長さと、前記第１方向に対して垂直で前記第４方向に対して垂直な第５方向に沿った第５長さと、を有し、
前記第４磁性層の前記複数の結晶粒の１つにおいて、前記第４長さは、前記第５長さとは異なる、特徴１６〜２０のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴２２）
前記第３磁性層の強磁性共鳴周波数は、前記第１磁性層の強磁性共鳴周波数とは異なる、特徴２１記載の磁気記録媒体。
（特徴２３）
第１磁性層と、
第２磁性層と、
を備え、
前記第１磁性層の磁化容易軸は、前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう第１方向に沿い、
前記第２磁性層の第２磁化は、前記第１磁性層の第１磁化と反対向きであり、
前記第２磁性層は、複数の結晶粒を含み、
前記複数の結晶粒のそれぞれは、前記第１方向に対して垂直な第２方向に沿った第１長さと、前記第１方向に対して垂直で前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った第２長さと、を有し、
前記複数の結晶粒において、前記第１長さの平均は、前記第２長さの平均とは異なる、磁気記録媒体。
（特徴２４）
記録磁界が印加されたときに、前記第１磁性層の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部は、前記第２磁性層の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部と、重なる、特徴２３記載の磁気記録媒体。
（特徴２５）
第１磁性層の磁化運動と、第２磁性層の磁化運動と、は、反強磁性的な相互作用及びダイポール相互作用の少なくともいずれかによって結合する、特徴２３または２４に記載の磁気記録媒体。
（特徴２６）
前記第１磁性層の磁気ボリュームは、前記第２磁性層の磁気ボリュームと等しい、特徴２３〜２５のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴２７）
前記第１磁性層の前記第１方向に沿う厚さと、前記第１磁性層の飽和磁化と、の積は、前記第２磁性層の前記第１方向に沿う厚さと、前記第２磁性層の飽和磁化と、の積の０．８倍以上１．２倍以下である、特徴２３〜２６のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴２８）
前記第１方向において、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と重なる第３磁性層と、
前記第１方向において、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と重なる第４磁性層と、
前記第１磁性層及び前記第２磁性層を含む組みと、前記第３磁性層及び前記第４磁性層を含む組みと、の間に設けられた非磁性の中間層と、
をさらに備え、
前記第３磁性層の磁化容易軸は、前記第１方向に沿い、
前記第４磁性層の第４磁化は、前記第３磁性層の第３磁化と反対向きであり、
前記第４磁性層は、複数の結晶粒を含み、
前記複数の結晶粒のそれぞれは、前記第１方向に対して垂直な第４方向に沿った第３長さと、前記第１方向に対して垂直で前記第４方向に対して垂直な第５方向に沿った第４長さと、を有し、
前記複数の結晶粒において、前記第３長さの平均は、前記第４長さの平均とは異なる、特徴２３〜２７のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴２９）
前記第３磁性層の強磁性共鳴周波数は、前記第１磁性層の強磁性共鳴周波数とは異なる、特徴２８記載の磁気記録媒体。
（特徴３０）
第１磁性層と、
第２磁性層と、
を備え、
前記第１磁性層の磁化容易軸は、前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう第１方向に沿い、
前記第２磁性層の第２磁化は、前記第１磁性層の第１磁化と反対向きであり、
前記第２磁性層は、複数設けられ、
前記複数の第２磁性層の１つの前記第１方向に対して垂直な第２方向に沿った第１軸長さは、前記複数の第２磁性層の前記１つの前記第１方向に対して垂直で前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った第２軸長さとは異なる、磁気記録媒体。
（特徴３１）
記録磁界が印加されたときに、前記第１磁性層の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部は、前記第２磁性層の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部と、重なる、特徴３０記載の磁気記録媒体。
（特徴３２）
第１磁性層の磁化運動と、第２磁性層の磁化運動と、は、反強磁性的な相互作用及びダイポール相互作用の少なくともいずれかによって結合する、特徴３０または３１に記載の磁気記録媒体。
（特徴３３）
前記第１磁性層の磁気ボリュームは、前記第２磁性層の磁気ボリュームと等しい、特徴３０〜３２のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴３４）
前記第１磁性層の前記第１方向に沿う厚さと、前記第１磁性層の飽和磁化と、の積は、前記第２磁性層の前記第１方向に沿う厚さと、前記第２磁性層の飽和磁化と、の積の０．８倍以上１．２倍以下である、特徴３０〜３３のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴３５）
前記第１方向において、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と重なる第３磁性層と、
前記第１方向において、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と重なる第４磁性層と、
前記第１磁性層及び前記第２磁性層を含む組みと、前記第３磁性層及び前記第４磁性層を含む組みと、の間に設けられた非磁性の中間層と、
をさらに備え、
前記第３磁性層の磁化容易軸は、前記第１方向に沿い、
前記第４磁性層の第４磁化は、前記第３磁性層の第３磁化と反対向きであり、
前記第４磁性層は、複数設けられ、
前記複数の第４磁性層の１つの前記第１方向に対して垂直な第４方向に沿った第３軸長さは、前記複数の第４磁性層の前記１つの前記第１方向に対して垂直で前記第４方向に対して垂直な第５方向に沿った第４軸長さとは異なる、特徴３０〜３４のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
（特徴３６）
前記第３磁性層の強磁性共鳴周波数は、前記第１磁性層の強磁性共鳴周波数とは異なる、特徴３５記載の磁気記録媒体。
（特徴３７）
特徴１〜３６のいずれか１つに記載の磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に磁界を印加する磁気ヘッドと、
を備えた磁気記録再生装置。
（特徴３８）
前記磁気ヘッドは、前記磁気記録媒体に、高周波磁界及び記録磁界を印加する、特徴３７記載の磁気記録再生装置。

実施形態によれば、記録密度の向上が可能な磁気記録媒体及び磁気記録再生装置を提供できる。

なお、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、磁気記録媒体に含まれる磁性層、非磁性層及び中間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。

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記録密度の向上が可能な磁気記録媒体及び磁気記録再生装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての記録密度の向上が可能な磁気記録媒体及び磁気記録再生装置も、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。

３…ヘッドスライダ、 ４…スピンドルモータ、 １０…第１磁性層、 １０Ｍ…第１磁化、 １０ａ…第３磁性層、 １０ａＭ…第３磁化、 １５…非磁性層、 ２０…第２磁性層、 ２０Ｍ…第２磁化、 ２０ａ…第４磁性層、 ２０ａＭ…第４磁化、 ２５、２５ａ…記録ビット、 ２５ｂ…粒界、 ２５ｇ…結晶粒、 ２８…中間層、 ５０…磁気ヘッド、 ６０…記録部、 ６１…主磁極、 ６２…リターンパス、 ６３…コイル、 ６５…スピントルク発振素子、 ６５ａ…発振層、 ６５ａＭ…磁化、 ６５ｂ…スピン注入層、 ６５ｂＭ…磁化、 ６５ｃ…非磁性スピン透過層、 ６６…電流源、 ７０、７５…再生部、 ８０、８０Ａ、８０Ｂ…磁気記録媒体、 ８２…基板、 ８５…媒体移動方向、 ８６…記録トラック、 ８７…非磁性体、 ８８…ディスクリートビット、 １５０…磁気記録再生装置、 １５４…サスペンション、 １５５…アクチュエータアーム、 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、 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、 １８１…記録媒体、 １９０…信号処理部、 ＣＣＷ…反時計回り、 ＣＷ…時計回り、 Ｈ…磁界、 Ｈ１…ヘッド磁界、 Ｈ２…漏れ磁界、 Ｈ３…再生磁界、 Ｌｇ１、Ｌｇ２…第１、第２長さ、 Ｌｘ、Ｌｙ…長さ、 Ｍ…磁化、 Ｓ１…励起強さ、 ＳＡ１…強さ、 ｆｒ…周波数、 ｔ１、ｔ２…厚さ

Claims (16)

1. 第１磁性層と、
   第２磁性層と、
   を備え、
   前記第１磁性層の磁化容易軸は、前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう第１方向に沿い、
   前記第２磁性層は、前記第１方向に対して垂直な面内の磁気異方性を有し、
   前記第２磁性層の第２磁化は、前記第１磁性層の第１磁化と反対向きであり、
   前記第２磁性層は、複数の結晶粒を含み、
   前記複数の結晶粒のそれぞれは、前記第１方向に対して垂直な第２方向に沿った第１長さと、前記第１方向に対して垂直で前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った第２長さと、を有し、
   前記複数の結晶粒において、前記第１長さの平均は、前記第２長さの平均とは異なる、磁気記録媒体。
2. 前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた非磁性層をさらに備えた請求項１記載の磁気記録媒体。
3. 前記磁気異方性は、前記面内の結晶磁気異方性を含む、請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
4. 前記第２磁性層は、結晶粒を含み、
   前記結晶粒における結晶磁気異方性は、前記面内に沿う成分を含む、請求項１記載の磁気記録媒体。
5. 前記磁気異方性は、前記面内の形状磁気異方性を含む、請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
6. 前記第２磁性層は、複数設けられ、
   前記複数の第２磁性層の１つの前記第１方向に対して垂直な第２方向に沿った第１軸長さは、前記複数の第２磁性層の前記１つの前記第１方向に対して垂直で前記第２方向に対して垂直な第３方向に沿った第２軸長さとは異なる、請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
7. 基板をさらに備え、
   前記基板の上に前記第１磁性層及び前記第２磁性層が設けられ、
   前記基板の前記面内の形状は円形であり、
   前記第２方向は、前記円形の周方向に沿い、
   前記第３方向は、前記円形の中心を通る放射方向に沿い、
   前記第１軸長さは、前記第２軸長さよりも短い、請求項６記載の磁気記録媒体。
8. 前記磁気異方性は、前記面内の誘導磁気異方性を含む、請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
9. 記録磁界が印加されたときに、前記第１磁性層の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部は、前記第２磁性層の強磁性共鳴周波数帯の少なくとも一部と、重なる、請求項１〜８のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
10. 第１磁性層の磁化運動と、第２磁性層の磁化運動と、は、反強磁性的な相互作用及びダイポール相互作用の少なくともいずれかによって結合する、請求項１〜９のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
11. 前記第１磁性層の磁気ボリュームは、前記第２磁性層の磁気ボリュームと等しい、請求項１〜９のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
12. 前記第１磁性層の前記第１方向に沿う厚さと、前記第１磁性層の飽和磁化と、の積は、前記第２磁性層の前記第１方向に沿う厚さと、前記第２磁性層の飽和磁化と、の積の０．８倍以上１．２倍以下である、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
13. 前記第１方向において、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と重なる第３磁性層と、
    前記第１方向において、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と重なる第４磁性層と、
    前記第１磁性層及び前記第２磁性層を含む組みと、前記第３磁性層及び前記第４磁性層を含む組みと、の間に設けられた非磁性の中間層と、
    をさらに備え、
    前記第３磁性層の磁化容易軸は、前記第１方向に沿い、
    前記第４磁性層は、前記第１方向に対して垂直な面内の磁気異方性を有し、
    前記第４磁性層の第４磁化は、前記第３磁性層の第３磁化と反対向きである、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の磁気記録媒体。
14. 前記第３磁性層の強磁性共鳴周波数は、前記第１磁性層の強磁性共鳴周波数とは異なる、請求項１３記載の磁気記録媒体。
15. 請求項１〜１４のいずれか１つに記載の磁気記録媒体と、
    前記磁気記録媒体に磁界を印加する磁気ヘッドと、
    を備えた磁気記録再生装置。
16. 前記磁気ヘッドは、前記磁気記録媒体に、高周波磁界及び記録磁界を印加する、請求項１５記載の磁気記録再生装置。

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