JP6563861B2 - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、磁気記録再生装置に関する。

磁気記録再生装置において、安定した再生を行い、記録密度を向上することが望まれる。

特開２０１２−２０３９１６号公報

本発明の実施形態は、記録密度が向上できる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、磁気記録再生装置は、磁気記録媒体と、第１再生部を含む磁気ヘッドと、を含む。前記第１再生部は、第１方向において前記磁気記録媒体から離れた第１磁場発生部と、第１積層体と、を含む。前記第１積層体の少なくとも一部は、前記第１方向において前記磁気記録媒体と前記第１磁場発生部との間に設けられる。前記第１積層体は、第１磁性層と、前記第１方向と交差する第２方向において前記第１磁性層と離れた第２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た第１中間層と、を含む。前記第１積層体は、第１交流磁場を発生する動作を行う。前記第１磁場発生部は、第１磁場を印加する。前記第１磁性層の第１磁化は、前記第１方向と交差し、前記第２方向と交差する。前記第１積層体に電流が流れないときに、前記第２磁性層の第２磁化は、第２方向に沿う。前記磁気記録媒体は、第１記録層と、前記第１方向において前記第１記録層と重なる第２記録層と、を含む。前記第１記録層の第１磁気共鳴周波数は、前記第２記録層の第２磁気共鳴周波数よりも高い。

第１の実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の磁気記録再生装置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再生装置の一部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再生装置を例示する模式的断面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る磁気記録再生装置の動作を例示する模式図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、磁気記録再生装置のシミュレーションモデルを示す模式図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、磁気記録再生装置の特性を例示するグラフ図である。 第１の実施形態に係る別の磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。 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、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。
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。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の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０ａは、磁気記録媒体８０ａと、磁気ヘッド１１０ａと、を含む。磁気ヘッド１１０ａは、第１再生部７０ａを含む。

第１再生部７０ａは、第１磁場発生部４１と、第１積層体ＳＢ１と、を含む。第１磁場発生部４１は、第１方向において磁気記録媒体８０ａから離れている。

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。

磁気記録媒体８０ａは、例えば、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。この例では、磁気記録媒体８０ａは、第１記録層８１Ａを含む。後述するように、複数の記録層が設けられても良い。記録層は、例えば垂直磁化膜である。

第１積層体ＳＢ１の少なくとも一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において、磁気記録媒体８０ａと第１磁場発生部４１との間に設けられる。

第１積層体ＳＢ１は、第１磁性層３１と、第２磁性層３２と、第１中間層３１ｉと、を含む。第２磁性層３２は、第２方向において、第１磁性層３１と離れる。第２方向は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。第２方向は、例えば、Ｘ軸方向である。第２方向は、第１方向に対して傾斜しても良い。第１中間層３１ｉは、第１磁性層３１と第２磁性層３２との間に設けられる。第１中間層３１ｉは、非磁性である。

第１積層体ＳＢ１は、第１交流磁場ＨＲ１を発生する動作を行う。第１積層体ＳＢ１は、例えば、スピントルク発振子である。第１交流磁場ＨＲ１は、例えば、高周波磁場である。第１交流磁場ＨＲ１の周波数は、例えば、１ＧＨｚ以上１０ＧＨｚ以下である。

例えば、第１磁性層３１は、磁化固定層である。第２磁性層３２は、発振層である。

第１磁場発生部４１は、第１磁場Ｈ１を発生する。第１磁場Ｈ１は、第１積層体ＳＢ１の少なくとも一部に印加される。例えば、第１磁場Ｈ１は、磁気記録媒体８０ａと第１磁場発生部４１とを結ぶ方向に沿う成分を有する。例えば、第１磁場Ｈ１は、磁気記録媒体８０ａから第１磁場発生部４１に向かう向きの成分を有する。

本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０ａにおいては、例えば、再生時に第１交流磁場ＨＲ１を、記録層に印加する。この第１交流磁場の周波数は、記録層（例えば第１記録層８１Ａ）の磁気共鳴周波数と実質的に同じに設定される。記録層において磁気共鳴を生じさせる。後述するように、記録層の磁化の状態（記録された情報の状態）に応じて、記録層の磁気共鳴周波数が変化する。記録層が磁気共鳴を起こした時、第１積層体ＳＢ１の発振特性が変化する。第１積層体ＳＢ１の特性を検出することで、記録層の磁化の状態を知ることができる。これにより、記録された情報が再生できる。このような再生方法により、例えば、記録媒体中の各記録層が互いに及ぼす漏れ磁場の影響を抑えるように設計された記録媒体からの再生が可能となり記録密度を向上させることができる。

例えば、磁気記録媒体８０ａからの漏れ磁場により、第１積層体ＳＢ１から生じる第１交流磁場ＨＲ１の周波数（発振周波数）が変化する場合がある。この場合においては、共鳴の条件を満たせなくなり、安定した再生が困難になる。

例えば、発振軸（発振の回転軸）は、Ｘ軸方向に沿っていることが好ましい。これにより、発振周波数が漏れ磁場の影響を受けにくくなり再生が安定になる。一方、後述するようにスピントルクにより、発振層（第２磁性層３２）における発振軸が所望の状態から傾く場合がある。例えば、発振軸がＸ軸方向から傾く。例えば、発振軸が、磁気記録媒体８０ａに向かって、例えば下方向に傾く。この場合には、再生が不安定になり易い。

実施形態においては、第１磁場発生部４１により、第１磁場Ｈ１を第１積層体ＳＢ１に印加する。この第１磁場Ｈ１により、例えば、発振周波数に対する漏れ磁場の影響を抑制できる。例えば、発振軸をＸ軸方向に安定して沿わせることができる。例えば、第１磁場Ｈ１により、発振軸の下方向への傾きを抑制できる。

実施形態においては、例えば、第１積層体ＳＢ１に対する漏れ磁場の影響を抑制できる。これにより、共鳴を利用した再生を安定して実施できる。

例えば、記録密度を高めた場合にも、安定した再生動作が可能になる。実施形態によれば、記録密度が向上できる磁気記録再生装置を提供できる。

上記のように、実施形態においては、第１積層体ＳＢ１から発生する第１交流磁場ＨＲ１の周波数を、再生の対象とする記録層の共鳴周波数に合わせる。

実施形態において、第１交流磁場ＨＲ１の周波数は、第１積層体ＳＢ１を流れる第１電流Ｉ１によって制御できる。例えば、第１交流磁場ＨＲ１の周波数は、第１磁性層３１と第２磁性層３２との間に流れる電流（第１電流Ｉ１）に応じて変化する。第１電流Ｉ１を制御することで、例えば、第１交流磁場ＨＲ１の周波数を、記録層の磁気共鳴周波数に実質的に一致させることができる。

第１磁場発生部４１は、磁性体及び電磁石の少なくともいずれかを含んでも良い。第１磁場発生部４１が電磁石を含む場合、電磁石に流れる電流を変更することで、第１磁場Ｈ１が変化する。第１磁場Ｈ１の制御が容易になる。

第１磁場発生部４１が磁性体（例えば永久磁石など）を含む場合は、例えば、第１交流磁場ＨＲ１の周波数は、第１電流Ｉ１により制御しても良い。

実施形態において、例えば、第１磁性層３１の第１磁化Ｍ１は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。第１磁化Ｍ１は、上記の第２方向と交差する。第１磁化Ｍ１は、例えば、第１方向に対して実質的に垂直である。第１磁化Ｍ１は、第２方向（積層方向）に対して実質的に垂直でも良い。

第１積層体ＳＢ１は発振していない状態を有する。例えば、第１積層体ＳＢ１に流れる第１電流Ｉ１がしきい値よりも小さい場合に、発振が生じない。発振していない状態において、第１交流磁場ＨＲ１は発生しない。このような第１交流磁場ＨＲ１が発生しない状態において、第２磁性層３２の第２磁化Ｍ２は、第２方向（積層方向）に沿う。例えば、第１積層体ＳＢ１に電流が流れないときに、第２磁性層３２の第２磁化Ｍ２は、第２方向に沿う。第２磁化Ｍ２は、例えば、Ｘ軸方向に沿う。例えば、第２磁化Ｍ２は、第１磁性層３１と第２磁性層３２とを結ぶ方向に沿う成分を有する。例えば、第２磁化Ｍ２は、第１磁性層３１から第２磁性層３２に向かう向きの成分を有する。

一方、発振している状態においては、第２磁性層３２の第２磁化Ｍ２は、例えば、発振軸を中心として回転する。

図２は、第１の実施形態に係る別の磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。 図２に示すように、本実施形態に係る別の磁気記録再生装置１５０ｂは、磁気記録媒体８０ａと、磁気ヘッド１１０ｂと、を含む。磁気ヘッド１１０ｂは、第１再生部７０ａを含む。第１再生部７０ａは、第１磁場発生部４１及び第１積層体ＳＢ１に加えて、第２磁場発生部４２をさらに含む。第１磁性層３１と第２磁場発生部４２との間に、第２磁性層３２が配置される。第２磁場発生部４２は、第２磁場Ｈ２を発生させる。第２磁場Ｈ２は、第１磁性層３１と第２磁性層３２とを結ぶ方向に沿う成分を有する。第２磁場Ｈ２は、第１磁性層３１から第２磁性層３２に向かう向きの成分を有する。

第２磁場Ｈ２は、積層体ＳＢ１に印加される。第２磁場Ｈ２により、第１積層体ＳＢ１に対する漏れ磁場の影響をさらに抑制できる。これにより、共鳴を利用した再生をさらに安定して実施できる。

例えば、第１交流磁場ＨＲ１の周波数は、第２磁場発生部４２から発生する第２磁場Ｈ２により、制御できる。例えば、第１交流磁場ＨＲ１の周波数は、第２磁場Ｈ２に応じて変化する。第２磁場Ｈ２を制御することで、第１交流磁場ＨＲ１の周波数を、記録層の磁気共鳴周波数に実質的に一致させることができる。

第２磁場発生部４２は、磁性体及び電磁石の少なくともいずれかを含んでも良い。

図３は、第１の実施形態に係る別の磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。 図３に示すように、本実施形態に係る別の磁気記録再生装置１５０ｃは、磁気記録媒体８０ａと、磁気ヘッド１１０ｃと、を含む。磁気ヘッド１１０ｃは、第１再生部７０ａを含む。第１再生部７０ａは、第１磁場発生部４１及び第１積層体ＳＢ１に加えて、第３磁場発生部４３をさらに含む。この例では、磁気記録再生装置１５０ｂに関して説明した第２磁場発生部４２も設けられている。

第３磁場発生部４３と第２磁性層３２との間に第１磁性層３１が配置される。第３磁場発生部４３は、第３磁場Ｈ３を発生させる。第３磁場Ｈ３は、第１磁性層３１と第２磁性層３２とを結ぶ方向に沿う成分を有する。第３磁場Ｈ３は、第１磁性層３１から第２磁性層３２に向かう向きの成分を有する。

第３磁場Ｈ３は、第１積層体ＳＢ１に加わる。第３磁場Ｈ３により、第１積層体ＳＢ１に対する漏れ磁場の影響をさらに抑制できる。これにより、共鳴を利用した再生をさらに安定して実施できる。

例えば、第１交流磁場ＨＲ１の周波数は、第３磁場発生部４３から発生する第３磁場Ｈ３により、制御できる。例えば、第１交流磁場ＨＲ１の周波数は、第３磁場Ｈ３に応じて変化する。第３磁場Ｈ３を制御することで、第１交流磁場ＨＲ１の周波数を、記録層の磁気共鳴周波数に実質的に一致させることができる。

第３磁場発生部４３は、磁性体及び電磁石の少なくともいずれかを含んでも良い。

図４〜図６は、第１の実施形態に係る別の磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。
図４に示すように、磁気記録再生装置１５０ｄは、磁気記録媒体８０ｂと、磁気ヘッド１１０ａと、を含む。磁気ヘッド１１０ａは、図１に関して説明したのと同様である。

磁気記録媒体８０ｂは、第１記録層８１Ａに加えて、第２記録層８１Ｂをさらに含む。この例では、隔離層８１ｓが設けられている。第２記録層８１Ｂは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１記録層８１Ａと重なる。隔離層８１ｓは、第１記録層８１Ａと第２記録層８１Ｂとの間に設けられる。

これらの記録層の磁気共鳴周波数は、互いに異なる。例えば、第１記録層８１Ａの第１磁気共鳴周波数は、第２記録層８１Ｂの第２磁気共鳴周波数よりも高い。この例では、第１記録層８１Ａの少なくとも一部は、第２記録層８１Ｂと第１積層体ＳＢ１との間に位置する。

再生動作において、第１積層体ＳＢ１は、複数の記録層のそれぞれに対応する高周波磁場（第１交流磁場ＨＲ１）を発生させる。例えば、第１再生部７０ａは、第１動作と、第２動作と、を実施する。第１動作において、第１再生部７０ａは、第１記録層８１Ａに記録された情報を再生する。第２動作において、第１再生部７０ａは、第２記録層８１Ｂに記録された情報を再生する。第１動作における第１交流磁場ＨＲ１の第１周波数は、例えば、第２動作における第１交流磁場ＨＲ１の第２周波数よりも高い。

例えば、第１動作における第１交流磁場ＨＲ１の第１周波数は、第１記録層８１Ａの第１磁気共鳴周波数と実質的に一致する。第２動作における第１交流磁場ＨＲ１の第２周波数は、第２記録層８１Ｂの第２磁気共鳴周波数と実質的に一致する。

複数の記録層を用いることで、磁気記録媒体の実質的な記録密度を高くできる。

図５に示すように、磁気記録再生装置１５０ｅは、磁気記録媒体８０ｂと、磁気ヘッド１１０ｂと、を含む。磁気ヘッド１１０ｂは、図２に関して説明したのと同様である。磁気記録媒体８０ｂは、図４に関して説明したのと同様である。

図６に示すように、磁気記録再生装置１５０ｆは、磁気記録媒体８０ｂと、磁気ヘッド１１０ｃと、を含む。磁気ヘッド１１０ｃは、図３に関して説明したのと同様である。磁気記録媒体８０ｂは、図４に関して説明したのと同様である。

磁気記録再生装置１５０ｅ及び１５０ｆにおいても、複数の記録層を用いることで、磁気記録媒体の実質的な記録密度を高くできる。磁気記録再生装置１５０ｄ〜１５０ｆにおいても、第１積層体ＳＢ１に対する磁気記録媒体からの漏れ磁場の影響を抑制できる。これにより、共鳴を利用した再生を安定して実施できる。記録密度が向上できる磁気記録再生装置を提供できる。

第１記録層８１Ａ及び第２記録層８１Ｂは、磁性体を含む。これらの記録層のそれぞれにおいて、磁化の方向を変化させることにより、例えば、１ビットの情報が記録される。隔離層８１ｓは、例えば、これらの記録層どうしを磁気的に隔離する。隔離層８１ｓは、例えば、複数の記録層の間に磁気交換結合を作用させない。隔離層８１ｓは、例えば、Ｔａ及びＴｉの少なくともいずれかを含む。隔離層８１ｓは、絶縁材料（例えばＳｉＯ_２など）を含んでも良い。

実施形態において、複数の記録層の数は、３以上でも良い。複数の記録層は、Ｚ軸方向に積層される。

実施形態において、第１記録層８１Ａに設けられる記録領域の位置は、第２記録層８１Ｂに設けられる記録領域の位置と異なっても良い。例えば、第１記録層８１Ａに設けられる記録領域の大きさは、第２記録層８１Ｂに設けられる記録領域の大きさと異なっても良い。例えば、第１記録層８１Ａに設けられる記録領域の大きさは、第２記録層８１Ｂに設けられる記録領域の大きさよりも小さくても良い。これにより、例えば、記録密度が向上できる。

磁気記録媒体８０ａ及び８０ｂにおいて、記録層は、ビットパターンド媒体、連続媒体、または、グラニュラー媒体の少なくともいずれかを含んでも良い。ビットパターンド媒体においては、記録ビットが分離している。

図７は、第１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断面図である。
図７は、磁気記録媒体８０ａまたは８０ｂの記録層（第１記録層８１Ａ及び第２記録層８１Ｂ）の例を示している。
図７に示すように、この例では、第１記録層８１Ａは、第１磁性膜８１ａと、第２磁性膜８１ｂと、を含む。第２磁性膜８１ｂは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１磁性膜８１ａと重なる。この例では、第１磁性膜８１ａと第２磁性膜８１ｂとの間に、第１非磁性膜８１ｐが設けられている。

例えば、第２磁性膜８１ｂの磁化の向きは、第１磁性膜８１ａの磁化の向きとは反対の成分を有する。例えば、第１磁性膜８１ａと第２磁性膜８１ｂとの間に反強磁性的な磁気交換結合が作用する。

第１磁性膜８１ａ及び第２磁性膜８１ｂは、垂直磁気異方性を有する。これらの磁性膜のそれぞれの磁化が、互いに反平行に結合する。

例えば、第１磁性膜８１ａは再生に用いられる磁性層である。第１磁性膜８１ａの磁気共鳴周波数は、例えば、１ＧＨｚ以上２０ＧＨｚ以下である。第１磁性膜８１ａは、例えば、Ｃｏ及びＣｏＣｒ系合金の少なくともいずれかを含む。第１磁性膜８１ａは、例えば、Ｃｏ膜及びＰｔ膜を含む多層膜、及び、Ｃｏ膜及びＰｄ膜を含む多層膜の少なくともいずれかを含んでも良い。

第１記録層８１Ａが厚いと、磁気記録媒体が厚くなる。この場合、第１積層体ＳＢ１から発生する第１交流磁場ＨＲ１が弱くなる領域が、第１記録層８１Ａに生じる。第１磁性膜８１ａは薄いことが好ましい。

第２磁性膜８１ｂは、例えば、情報の記録安定性を保つ。第２磁性膜８１ｂは、例えば、磁気異方性の大きい材料が用いられる。第２磁性膜８１ｂは、例えば、ＣｏＣｒ系合金、ＦｅＰｔ系合金、ＣｏＰｔ系合金、及び、ＲＥ−ＴＭ合金の少なくともいずれかを含む。第２磁性膜８１ｂは、例えば、Ｃｏ膜及びＰｔ膜を含む多層膜、及び、Ｃｏ膜及びＰｄ膜を含む多層膜の少なくともいずれかを含んでも良い。これにより、記録された情報を効果的に保持できる。第１積層体ＳＢ１で生じた第１交流磁場ＨＲ１が届く範囲が限られる。このため、熱安定性が悪くならない範囲で第２磁性膜８１ｂも薄いことが好ましい。

第１非磁性膜８１ｐは、例えば、Ｒｕを含む。第１非磁性膜８１ｐは、例えば、第１磁性膜８１ａと第２磁性膜８１ｂとの間に反強磁性的な磁気交換結合を作用させる。例えば、第１磁性膜８１ａの磁化からの漏れ磁場、及び、第２磁性膜８１ｂの磁化からの漏れ磁場は、互いに打ち消すように作用する。このため、漏れ磁場に起因したビット間の干渉が抑制できる。磁気記録媒体から磁気ヘッドへの影響を抑制できる。例えば、漏れ磁場は、第１磁性膜８１ａの磁気モーメントが、第２磁性膜８１ｂの磁気モーメントと同じときに小さくなる。磁気モーメントは、磁性体の磁化の大きさと、磁性体の体積と、の積である。

例えば、第１磁性膜８１ａの保磁力は、第１磁性膜８１ａと第２磁性膜８１ｂとの間の結合磁場よりも小さい。これにより、反平行結合の状態が維持し易くなる。結合磁場は、例えば、反平行結合の大きさに対応する磁場である。第１積層体ＳＢ１からの第１交流磁場ＨＲ１が届く範囲が限られているため、第１非磁性膜８１ｐも、薄いことが好ましい。

図７に示すように、例えば、第２記録層８１Ｂは、第３磁性膜８１ｃと、第４磁性膜８１ｄと、を含む。第４磁性膜８１ｄは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第３磁性膜８１ｃと重なる。この例では、第１磁性膜８１ａと第４磁性膜８１ｄとの間に、第２磁性膜８１ｂが設けられている。第２磁性膜８１ｂと第４磁性膜８１ｄとの間に、第３磁性膜８１ｃが設けされている。第２磁性膜８１ｂと第３磁性膜８１ｃとの間に、隔離層８１ｓが設けられる。この例では、第３磁性膜８１ｃと第４磁性膜８１ｄとの間に、第２非磁性膜８１ｑが設けられている。

例えば、第４磁性膜８１ｄの磁化の向きは、第３磁性膜８１ｃの磁化の向きとは反対の成分を有する。例えば、第３磁性膜８１ｃと第４磁性膜８１ｄとの間に反強磁性的な磁気交換結合が作用する。第３磁性膜８１ｃ及び第４磁性膜８１ｄは、垂直磁気異方性を有する。

上記の第１磁性膜８１ａに関する説明は、第３磁性膜８１ｃに適用される。上記の第２磁性膜８１ｂに関する説明は、第４磁性膜８１ｄに適用される。

以下、磁場発生部（例えば第１〜第３磁場発生部４１〜４３など）の例について説明する。磁場発生部は、例えば、磁性体（例えば永久磁石など）を含む。磁場発生部は、磁極を含んでも良い。磁極は、例えば、コイルにおける電流によって生じた磁場を磁場発生部に導く。磁場発生部から磁場（第１〜第３磁場Ｈ１〜Ｈ３）が発生する。

第２磁場Ｈ２（及び第３磁場Ｈ３）は、第１積層体ＳＢ１の第２磁性層３２の層面に対して垂直な成分を有する。この磁場は、例えば、第２方向に沿う。

磁場発生部が磁極を含み磁場を発生させる場合、コイルにおける電流により磁極の磁化の大きさを変化させ、発生する磁場の大きさを変えることができる。この場合には、第１積層体ＳＢ１の発振周波数（第１交流磁場ＨＲ１の周波数）を変化させることができる。

磁場発生部は、第１積層体ＳＢ１に磁場を印加する。その磁場は、磁気記録媒体８０ａまたは８０ｂに印加されても良い。例えば、第１磁場発生部４１から生じる第１磁場Ｈ１は、磁気記録媒体８０ａまたは８０ｂに印加される。この第１磁場Ｈ１は、再生磁場となる。この第１磁場Ｈ１は、Ｚ軸方向に沿う。第１磁場Ｈ１は、磁気記録媒体８０ａ及び８０ｂに対して実質的に垂直である（図１〜図６参照）。

第１積層体ＳＢ１の積層方向（第２方向）は、磁気記録媒体８０ａまたは８０ｂに沿う。第１磁性層３１は、磁性体を含む。第１磁性層３１の第１磁化Ｍ１は、第１磁性層３１の面内方向に沿う。

第２磁性層３２は発振する。この発振は、第１磁性層３１と第２磁性層３２との間の第１電流Ｉ１に応じたスピントルクに基づく。発振軸は、第２磁性層３２の面直方向に沿う。

第１積層体ＳＢ１を流れる第１電流Ｉ１は、例えば、磁気記録媒体８０ａまたは８０ｂに対して実質的に平行である。そして、第２磁性層３２を磁気記録媒体８０ａまたは８０ｂに近づけることができる。

第１積層体ＳＢ１のこの構成においては、第１磁性層３１の第１磁化Ｍ１と、第２磁性層３２の第２磁化Ｍ２と、の間の角度の、１周期の歳差運動における変化が大きい。このため、磁気抵抗効果に基づく出力信号が大きくなる。

第１積層体ＳＢ１において、第１磁化Ｍ１は、第１磁性層３１の面内方向に沿い、磁気記録媒体８０ａまたは８０ｂに対して実質的に平行である。一方、第２磁化Ｍ２は、第２磁性層３２の面直方向に沿う。これにより、第２磁性層３２に加わるスピントルクは、第２磁化Ｍ２のＺ軸方向成分（磁気記録媒体８０ａまたは８０ｂに対して垂直な方向の成分）に対して、鈍感になる。これにより、磁気記録媒体８０ａまたは８０ｂからの漏れ磁場（Ｚ軸方向の磁場）に対して、第１積層体ＳＢ１の発振は、鈍感になる。

第１中間層３１ｉは、例えば、ＭｇＯを含む。この場合は、第１積層体ＳＢ１は、トンネル磁気抵抗効果素子に対応する。この場合、磁気抵抗効果が大きい。このため、大きな出力信号が得られる。

第１磁性層３１がＣｏＦｅＢを含む場合、大きな磁気抵抗効果が得られる。例えば、第１磁性層３１は、積層構造を有しても良い。この積層構造において、例えば、ＩｒＭｎ層と、Ｒｕ層と、ＣｏＦｅ層と、が積層される。これにより、例えば、第１磁性層３１の第１磁化Ｍ１が固定される。

第２磁性層３２は、例えば、垂直磁気異方性を有する。第２磁性層３２は、例えば、ＦｅＢ層と、ＭｇＯ層と、を含む組み合わせを含んでも良い。

第２磁場発生部４２を設ける場合には、例えば、第２磁場発生部４２と第２磁性層３２との間の距離を短くすることができる。例えば、第２磁場発生部４２から生じる第２磁場Ｈ２を効率的に第２磁性層３２に印加できる。

第２磁場発生部４２に加えて第３磁場発生部４３を設ける場合には、例えば、第１積層体ＳＢ１に印加される磁場（第２磁場Ｈ２及び第３磁場Ｈ３の合成の磁場）が均一になり易い。例えば、第３磁場発生部４３から出た磁束は、第２磁場発生部４２に入る。これにより、磁気記録媒体８０ａ及び８０ｂへの磁気的影響が抑制できる。

以下、実施形態に係る磁気記録再生装置における磁場の状態の例について、説明する。以下では、磁気記録媒体として複数の記録層を含む磁気記録媒体８０ｂを用いる例について説明する。

図８は、第１の実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。
図８においては、磁場発生部は省略されている。
図８に示すように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０において、磁気ヘッド１１０と、磁気記録媒体８０ｂと、が設けられる。

第１磁場発生部４１から第１磁場Ｈ１が発生する。第１磁場Ｈ１は、積層体ＳＢ１に印加される。第１磁場Ｈ１は、さらに磁気記録媒体８０ｂに印加されても良い。この第１磁場Ｈ１は、再生磁場Ｈｒの機能を有しても良い。第１磁場発生部４１とは別の磁場発生部を設けることにより、再生磁場Ｈｒが生じても良い。以下では、再生磁場Ｈｒとして第１磁場Ｈ１が用いられる例について説明する。

一方、図８に示すように、第２磁場Ｈ２が第１積層体ＳＢ１に印加される。第２磁場Ｈ２は、第３磁場Ｈ３でも良い。以下の第２磁場Ｈ２に関する説明は、第３磁場Ｈ３に適用できる。

第２磁場Ｈ２は、第１積層体ＳＢ１の積層方向（第２方向）に沿う。第２磁場Ｈ２の大きさにより、第２磁性層３２の第２磁化Ｍ２の発振の周波数が変化する。

例えば、第１記録層８１Ａが、複数の磁性膜（第１磁性膜８１ａ及び第２磁性膜８１ｂなど）を含み、これらの磁性膜が、反平行結合している構成を想定する。さらに、これらの磁性膜の磁化の大きさが実質的に同じとする。このとき、外部磁場が磁気記録媒体８０ｂに印加されない場合は、共鳴周波数は、磁性膜の磁化の向きに依存しない。

一方、磁気記録媒体８０ｂに対して垂直方向の再生磁場Ｈｒ（例えば第１磁場Ｈ１など）が、磁気記録媒体８０ｂに印加されると、再生磁場Ｈｒに応じて、磁性膜の磁気共鳴周波数は、磁性膜の磁化の向きに依存するようになる。例えば、第１記録層８１Ａの第１磁性膜８１ａに外部磁場が印加されると、第１磁性膜８１ａの磁気共鳴周波数は、第１磁性膜８１ａの磁化の状態に応じて変化する。例えば、第１磁性膜８１ａに記録された情報に応じて、第１磁性膜８１ａの磁化は、複数の状態を有する。複数の状態の間で、磁気共鳴周波数が互いに異なる。

この現象を利用して、記録層の磁化の向きを読み出すことができる。例えば、再生磁場Ｈｒが印加される空間的範囲を絞ることにより、再生の際の空間的分解能を向上させることができる。

第１磁性膜８１ａ及び第２磁性膜８１ｂが反平行結合し、これらの磁性膜の磁化の大きさが実質的に同じ場合においても、磁気記録媒体８０ｂの近傍においては、これらの磁性膜からの漏れ磁場が０にならない場合がある。スピントルクの作用により第２磁性層３２の第２磁化Ｍ２の発振軸が、磁気記録媒体８０ｂに対して傾斜してしまった場合、この漏れ磁場により発振周波数が影響を受ける場合がある。これにより、安定した再生が困難になる場合がある。

このとき、第１磁場Ｈ１が第１積層体ＳＢ１に印加されることで、例えば、第２磁化Ｍ２の発振軸を、磁気記録媒体８０ｂに対して実質的に沿う状態が維持し易くなる。すなわち、磁気記録媒体８０ｂからの漏れ磁場が第１積層体ＳＢ１に与える影響を抑制できる。

第２磁性層３２の第２磁化Ｍ２の発振軸の向きは、第２磁性層３２の有効磁気異方性と、第２磁性層３２に加わる外部磁場と、スピントルクと、によって決まる。

例えば、第２磁性層３２の垂直磁気異方性、第１積層体ＳＢ１に印加される第２磁場Ｈ２（または第３磁場Ｈ３）、第１磁場Ｈ１、及び、第１電流Ｉ１を調整することで、発振軸を、磁気記録媒体８０ｂに実質的に沿うようにすることができる。

第２磁場Ｈ２（または第３磁場Ｈ３）及び第１電流Ｉ１の少なくともいずれかにより、第１積層体ＳＢ１の発振周波数が制御できる。換言すると、第２磁場Ｈ２（または第３磁場Ｈ３）及び第１電流Ｉ１は、第１積層体ＳＢ１の発振周波数の制御するための適切な状態に制限される場合がある。このとき、実施形態においては、第１磁場発生部４１を設け第１磁場Ｈ１を第１積層体ＳＢ１に印加することで、例えば、第１積層体ＳＢ１の発振周波数の制御と独立して、第１積層体ＳＢ１の発振軸を効率的に制御できる。

第１磁性層３１の第１磁化Ｍ１は、例えば、磁気記録媒体８０ｂに実質的に沿う。この場合、例えば、スピントルクにより、第２磁性層３２の第２磁化Ｍ２の発振軸を、Ｚ軸方向に向けて傾けようとする力が働く。例えば、その力と釣り合うように、第１磁場Ｈ１（例えば、再生磁場Ｈｒ）を調整する。これにより、第２磁性層３２の第２磁化Ｍ２の発振軸を、磁気記録媒体８０ｂに対して実質的に平行に向けることができる。

以下、再生動作の１つの例について説明する。
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る磁気記録再生装置の動作を例示する模式図である。
これらの図において、第１記録層８１Ａに記録されている情報が互いに異なる。図９（ａ）は、第１記録状態ＳＩ１に対応する。図９（ｂ）は、第２記録状態ＳＩ２に対応する。第１記録状態ＳＩ１においては、例えば、第１記録層８１Ａの第１磁性膜８１ａの磁化は、「ｄｏｗｎ」である。第２記録状態ＳＩ２においては、例えば、第１記録層８１Ａの第１磁性膜８１ａの磁化は、「ｕｐ」である。これらの磁化の向きは、例である。これらの図において、磁場発生部は省略されている。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、再生動作において、再生磁場Ｈｒが磁気記録媒体８０ｂに印加される。再生磁場Ｈｒとして、第１磁場Ｈ１が利用されても良い。

この際、再生磁場Ｈｒの強度は適切に設定される。すなわち、再生磁場Ｈｒの印加により、記録層の磁性膜の磁化は反転しない。例えば、再生磁場Ｈｒは、第１磁性膜８１ａの反転磁場以下である。反転磁場は、第１磁性膜の保磁力と、結合磁場と、によって決まる。

第１磁性膜８１ａの磁気共鳴周波数を第１周波数ｆａ１とする。第２磁性膜８１ｂの磁気共鳴周波数を第２周波数ｆａ２とする。第３磁性膜８１ｃの磁気共鳴周波数を第３周波数ｆａ３とする。第４磁性膜８１ｄの磁気共鳴周波数を第４周波数ｆａ４とする。

例えば、第２磁性膜８１ｂの磁気異方性は、第１磁性膜８１ａの磁気異方性よりも高い。例えば、第４磁性膜８１ｄの磁気異方性は、第３磁性膜８１ｃの磁気異方性よりも高い。

第２磁性膜８１ｂの第２周波数ｆａ２、及び、第４磁性膜８１ｄの第４周波数ｆａ４のそれぞれは、例えば、２０ＧＨｚを超え１００ＧＨｚ未満である。第４周波数ｆａ４は、例えば、第２周波数ｆａ２とは異なる。

第１磁性膜８１ａの第１周波数ｆａ１、及び、第３磁性膜８１ｃの第３周波数ｆａ３のそれぞれは、例えば、１ＧＨｚ以上２０ＧＨｚ以下である。第３周波数ｆａ３は、例えば、第１周波数ｆａ１とは異なる。

例えば、第１記録状態ＳＩ１において、第１磁性膜８１ａに記録された情報を読み出す場合は、再生磁場Ｈｒを印加し、さらに、第１周波数ｆａ１と実質的に同じ周波数の第１交流磁場ＨＲ１を第１積層体ＳＢ１から発生させる。第１〜第４磁性膜８１ａ〜８１ｄのうちで、第１磁性膜８１ａの磁気共鳴周波数が、第１交流磁場ＨＲ１の周波数と、実質的に一致する。第１磁性膜８１ａにおいて、選択的に磁気共鳴が生じる。第１磁性膜８１ａにおいて、第１積層体ＳＢ１から発生するエネルギーが吸収される。

一方、第２記録状態ＳＩ２において、第１磁性膜８１ａの磁気共鳴周波数は、周波数ｆｂ１に変化する。そして、第２磁性膜８１ｂの磁気共鳴周波数は、周波数ｆｂ２に変化する。

この場合に、第１積層体ＳＢ１から第１周波数ｆａ１の第１交流磁場ＨＲ１が発生しても、第１磁性膜８１ａにおいて磁気共鳴が生じない。このため、エネルギーが吸収されない。これは、第２記録状態ＳＩ２における第１磁性膜８１ａの磁気共鳴周波数（周波数ｆｂ１）が、第１周波数ｆａ１とは異なるためである。

このように、第１記録状態ＳＩ１と、第２記録状態ＳＩ２と、において、エネルギーの吸収に差が生じる。例えば、第１積層体ＳＢ１から発生するエネルギーが磁気記録媒体８０ｂに含まれる磁性膜の磁気共鳴に伴って吸収されると、第１積層体ＳＢ１における減衰が大きくなる。これにより、例えば、第２磁性層３２における発振の振幅が小さくなる。

この振幅の変化により、例えば、磁気抵抗効果に基づく電気信号の振幅が変化する。電気信号の振幅を検出することで、記録層の磁化の向きを知ることができる。

第１積層体ＳＢ１において、振幅位相結合が生じる。例えば、振幅の変化に伴って発振の周波数が変化する。例えば、周波数を検出することによっても、記録層の磁化の向きを知ることができる。

このようにして、磁気記録媒体８０ｂに記録された情報を読み取ることができる。実施形態においては、第１磁場発生部４１により、第１磁場Ｈ１が第１積層体ＳＢ１に印加される。例えば、第２磁性層３２の第２磁化Ｍ２の発振軸を磁気記録媒体８０ｂに沿う状態を維持し易くできる。これにより、実施形態によれば、磁気記録媒体８０ｂからの漏れ磁場の、第１積層体ＳＢ１に与える影響を抑制できる。

例えば、第１積層体ＳＢ１（例えばスピントルク発振子）の発振周波数と、記録層の共鳴周波数と、を、実質的に一致し易くできる。実施形態によれば、磁気記録媒体８０ｂからの漏れ磁場により発振周波数が変化することが抑制できる。これにより、再生が安定化する。安定した再生が可能になり、高い密度の記録及び再生が可能になる。

以下、磁気記録再生装置の特性の評価結果の例について説明する。以下では、シミュレーションの結果の例が説明される。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、磁気記録再生装置のシミュレーションモデルを示す模式図である。
図１０（ａ）は、第１記録状態ＳＩ１に対応する。図１０（ｂ）は、第２記録状態ＳＩ２に対応する。これらの図では、第１中間層３１ｉ及び第１非磁性膜８１ｐは省略されている。第１積層体ＳＢ１及び磁気記録媒体８０ｂについて、マイクロマグネティックシミュレーションが行われる。

シミュレーションのモデルにおいて、以下である。第１積層体ＳＢ１は、直径が３０ｎｍの円柱状である。第１磁性層３１の厚さは、３ｎｍである。第１中間層３１ｉの厚さは、１ｎｍである。第２磁性層３２の厚さは、２ｎｍである。

第２磁性層３２において、以下である。ギルバート緩和率は、０．００５である。交換スティフネス定数は、１．６×１０^−６ｅｒｇ／ｃｍである。飽和磁化は、１．２ｋｅｍｕ／ｃｍ^３である。垂直磁気異方性定数は、７．５×１０^−６ｅｒｇ／ｃｍ^３である。スピン分極率は、０．６５である。

第１磁性層３１の第１磁化Ｍ１は、固定されている。第１磁性層３１の飽和磁化は、０．８ｋｅｍｕ／ｃｍ^３である。

第１積層体ＳＢ１に面内方向の磁場Ｈｐｌが印加される。磁場Ｈｐｌは、第１積層体ＳＢ１の積層方向（第２方向）に対して垂直である。磁場Ｈｐｌは、第１積層体ＳＢ１に含まれる磁性層の層面に沿う。シミュレーションにおいて、磁場Ｈｐｌの大きさは、０．２ｋＯｅである。磁場Ｈｐｌは、例えば、第１磁場Ｈ１に対応する。

第１積層体ＳＢ１に面直方向の磁場Ｈｐｎが印加される。磁場Ｈｐｎは、第１積層体ＳＢ１の積層方向（第２方向）に沿う。シミュレーションにおいては、磁場Ｈｐｎの大きさが、２．５ＫＯｅ〜３．５ＫＯｅの範囲で変化される。磁場Ｈｐｎは、例えば、第２磁場Ｈ２に対応する。

第１積層体ＳＢ１と磁気記録媒体８０ｂとの間の距離は、１０ｎｍである。この距離は、例えば、第１積層体ＳＢ１の下端から記録層の表面までの距離に対応する。

磁気記録媒体８０ｂの記録層（例えば第１記録層８１Ａ）において、第１磁性膜８１ａ、第２磁性膜８１ｂ及び第１非磁性膜８１ｐが設けられる。記録層は、直径が３０ｎｍの円柱状である。第１磁性膜８１ａの厚さは、３ｎｍである。第１非磁性膜８１ｐの厚さは、１ｎｍである。第２磁性膜８１ｂの厚さは、３ｎｍである。

第１磁性膜８１ａにおいて、以下である。ギルバート緩和率は０．０１である。交換スティフネス定数は、１．６×１０^−６ｅｒｇ／ｃｍである。飽和磁化は、０．８ｋｅｍｕ／ｃｍ^３である。垂直磁気異方性定数は、３．８×１０^６ｅｒｇ／ｃｍ^３である。

第１非磁性膜８１ｐによって第１磁性膜８１ａ及び第２磁性膜８１ｂの間に働く反強磁性結合の大きさは、０．６ｅｒｇ／ｃｍ^２である。

第２磁性膜８１ｂにおいて、以下である。ギルバート緩和率は、０．０２である。交換スティフネス定数は、１．６×１０^−６ｅｒｇ／ｃｍである。飽和磁化は、０．８ｋｅｍｕ／ｃｍ^３である。垂直磁気異方性定数は、１５．０×１０^６ｅｒｇ／ｃｍ^３である。

磁気記録媒体８０ｂに上記の磁場Ｈｐｌが印加される。磁場Ｈｐｌは、記録層（第１記録層８１Ａ）に対して面直方向である。磁場Ｈｐｌは、再生磁場Ｈｒに対応する。磁気記録媒体８０ｂにおいて、磁場Ｈｐｌの大きさは、０．２ｋＯｅである。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、磁気記録再生装置の特性を例示するグラフ図である。
これらの図は、シミュレーション結果を示す。横軸は、磁場Ｈｐｎ（第１積層体ＳＢ１に印加される垂直磁場）である。縦軸は、第１積層体ＳＢ１の発振周波数ｆｚである。図１１（ａ）は、磁気記録媒体８０ｂが設けられない場合の特性に対応する。図１１（ｂ）は、磁気記録媒体８０ｂが設けられた場合の特性に対応する。図１１（ｂ）には、第１記録状態ＳＩ１（ｄｏｗｎ）、及び、第２記録状態ＳＩ２（ｕｐ）が示されている。

図１１（ａ）に示すように、磁気記録媒体８０ｂが設けられない場合には、第１積層体ＳＢ１から生成される第１交流磁場ＨＲ１の発振周波数ｆｚは、磁場Ｈｐｎに対して実質的に線形に変化する。

図１１（ｂ）に示すように、磁気記録媒体８０ｂが設けられる場合は、発振周波数ｆｚにピーク（肩）が生じる。第１記録状態ＳＩ１及び第２記録状態ＳＩ２において、異なる磁場Ｈｐｎにおいて、磁気記録媒体８０ｂが設けられないときの特性（図１１（ａ）参照）から、発振周波数ｆｚがずれる。これは、第１積層体ＳＢ１と、記録層の磁性膜と、において、磁性膜の磁化状態に応じて、選択的に共鳴したことを示している。

発振周波数ｆｚが約９．７ＧＨｚの時に、第１記録状態ＳＩ１と第２記録状態ＳＩ２とで、発振周波数ｆｚは異なる。そして、発振周波数ｆｚが約１０．８ＧＨｚの時に、第１記録状態ＳＩ１と第２記録状態ＳＩ２とで、発振周波数ｆｚは異なる。発振周波数ｆｚがこれらの２つの値とは異なる場合には、発振周波数ｆｚは、第１記録状態ＳＩ１と第２記録状態ＳＩ２とで、実質的に同じである。

例えば、「ｄｏｗｎ」の記録状態においては、約９．７ＧＨｚの周波数において、第１積層体ＳＢ１と記録層との間に共鳴が生じている。例えば、「ｕｐ」の記録状態においては、約１０．８ＧＨｚの周波数において、第１積層体ＳＢ１と記録層との間に共鳴が生じている。

このように共鳴が起きたときに、「ｄｏｗｎ」と「ｕｐ」との間において、発振に違いが生じる。これは、実施形態において、第２磁性層３２の発振軸を記録層に対して実質的に平行にし、漏れ磁場に対して発振が鈍感になるようにしたためである。

例えば、磁気記録媒体８０ｂが設けられないときに約９．７ＧＨｚで発振する第１積層体ＳＢ１を用いる。この場合、「ｄｏｗｎ」の記録状態の記録層に対して、約９．７ＧＨｚのときの発振状態とは異なる発振状態が生じる。すなわち、「ｄｏｗｎ」の記録状態の記録層に対して、第１積層体ＳＢ１が反応する。これにより、磁気記録媒体８０ｂの磁化の向きを読み出すことができる。

図１２は、第１の実施形態に係る別の磁気記録再生装置を例示する模式的断面図である。
図１２に示すように、本実施形態に係る別の磁気記憶装置１５０ｇは、磁気ヘッド１１０ｄと、磁気記録媒体８０ｂと、を含む。磁気記録媒体８０ｂは、既に説明した磁気記録媒体８０ａでも良い。

磁気ヘッド１１０ｄは、既に説明した第１再生部７０ａ（図１２では省略）に加えて、第２再生部７０ｂをさらに含む。第２再生部７０ｂは、第１再生部７０ａとＸ−Ｙ平面において並ぶ。第２再生部７０ｂは、例えば、Ｙ軸方向またはＸ軸方向において、第１再生部７０ａと並ぶ。

第２再生部７０ｂは、第４磁場発生部４４と、第２積層体ＳＢ２と、を含む。第４磁場発生部４４は、第１方向（Ｚ軸方向）において磁気記録媒体８０ｂから離れる。

第２積層体ＳＢ２の少なくとも一部は、第１方向において磁気記録媒体８０ｂと第４磁場発生部４４との間に設けられる。第２積層体ＳＢ２は、第３磁性層３３と、第４磁性層３４と、第２中間層３２ｉと、を含む。第４磁性層３４は、第１方向と交差する方向（第２方向でも良い）において、第３磁性層３３と離れる。第２中間層３２ｉは、第３磁性層３３と第４磁性層３４との間に設けられる。第２中間層３２ｉは、例えば、非磁性である。第２積層体ＳＢ２は、例えば、スピントルク発振子である。第３磁性層３３の第３磁化Ｍ３は、例えば実質的に固定されている。第４磁性層３４の第４磁化Ｍ４は、回転（発振）する。

第２積層体ＳＢ２は、第２交流磁場ＨＲ２を発生する動作を行う。第４磁場発生部４４は、第２積層体ＳＢ２の少なくとも一部に第４磁場Ｈ４を印加する。第２交流磁場ＨＲ２は、例えば、高周波磁場である。第２交流磁場ＨＲ２の周波数は、１０ＧＨｚを超え２０ＧＨｚ以下である。

例えば、第２積層体ＳＢ２から発生する第２交流磁場ＨＲ２の周波数は、第１積層体ＳＢ１から発生する第１交流磁場ＨＲ１の周波数とは異なる。

例えば、第１交流磁場ＨＲ１の周波数は、第１記録層８１Ａの磁気共鳴周波数と実質的に一致する。第２交流磁場ＨＲ２の周波数は、第２記録層８１Ｂの磁気共鳴周波数と実質的に一致する。対応関係は、逆でも良い。

例えば、複数の記録層の１つを、第１積層体ＳＢ１を用いて再生する。複数の記録層の別の１つを、第２積層体ＳＢ２を用いて再生する。これにより、安定した再生が可能になる。より高密度の磁気記録が可能になる。複数の積層体の数は、３以上でも良い。

図１２に示すように、第２再生部７０ｂは、第５磁場発生部４５をさらに含んでも良い。第３磁性層３３と第５磁場発生部４５との間に、第４磁性層３４が配置される。第５磁場発生部４５が発生する第５磁場Ｈ５は、第３磁性層３３と第４磁性層３４とを結ぶ方向に沿う成分を有する。第５磁場Ｈ５は、第３磁性層３３から第４磁性層３４に向かう向きの成分を有する。例えば、第２交流磁場ＨＲ２の周波数は、第５磁場Ｈ５に応じて変化する。

第２再生部７０ｂは、第６磁場発生部４６をさらに含んでも良い。第６磁場発生部４６と第４磁性層３４との間に第３磁性層３３が配置される。第６磁場発生部４６が発生する第６磁場Ｈ６は、第３磁性層３３と第４磁性層３４とを結ぶ方向に沿う成分を有する。第６磁場Ｈ６は、第３磁性層３３から第４磁性層３４に向かう向きの成分を有する。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、磁気ヘッドに係る。本実施形態に係る磁気ヘッドは、上記の磁気ヘッド１１０、及び、１１０ａ〜１１０ｄのいずれか、または、これらの変形を含む。

図１に示すように、本実施形態に係る磁気ヘッド（例えば磁気ヘッド１１０ａ）は、第１再生部７０ａを含む。第１再生部７０ａは、第１磁場発生部４１と、第１積層体ＳＢ１と、を含む。第１積層体ＳＢ１は、第１方向において第１磁場発生部４１と並ぶ。

第１積層体ＳＢ１は、第１磁性層３１と、第２磁性層３２と、第１中間層３１ｉと、を含む。第２磁性層３２は、第１方向と交差する第２方向において、第１磁性層３１と離れる。第１中間層３１ｉは、第１磁性層３１と第２磁性層３２との間に設けられる。

第１積層体ＳＢ１は、第１交流磁場ＨＲ１を発生する動作を行う。第１磁場発生部４１は、第１積層体ＳＢ１の少なくとも一部に第１磁場Ｈ１を印加する。

第１磁場Ｈ１は、例えば、磁気記録媒体８０ａ（または磁気記録媒体８０ｂ）と第１磁場発生部４１とを結ぶ方向に沿う成分を有する。第１磁場Ｈ１は、例えば磁気記録媒体８０ａ（または磁気記録媒体８０ｂ）から第１磁場発生部４１に向かう向きの成分を有する。

本実施形態に係る磁気ヘッドによれば、例えば、第１積層体ＳＢ１に対する漏れ磁場の影響を抑制できる。これにより、共鳴を利用した再生を安定して実施できる。例えば、記録密度を高めた場合においても、安定した再生動作が可能になる。実施形態によれば、記録密度が向上できる磁気ヘッドを提供できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、磁気記録媒体に係る。本実施形態に係る磁気記録媒体は、上記の磁気記録媒体８０ｂ、または、この変形を含む。本実施形態に係る磁気記録媒体８０ｂは、第１記録層８１Ａ及び第２記録層８１Ｂを含む（図４〜図６参照）。第２記録層８１Ｂは、第１方向において第１記録層８１Ａと重なる。

第１記録層８１Ａの第１磁気共鳴周波数は、第２記録層８１Ｂの第２磁気共鳴周波数よりも高い。第１記録層８１Ａに記録された第１情報、及び、第２記録層８１Ｂに記録された第２情報が、磁気ヘッドの第１再生部７０ａにより再生される。

第１再生部７０ａは、第１磁場発生部４１と、第１積層体ＳＢ１と、を含む。第１積層体ＳＢ１は、第１方向において第１磁場発生部４１と並ぶ（重なる）。第１積層体ＳＢ１は、第１磁性層３１と、第２磁性層３２と、第１中間層３１ｉと、を含む。第２磁性層３２は、第１方向と交差する第２方向において、第１磁性層３１と離れる。第１中間層３１ｉは、第１磁性層３１と第２磁性層３２との間に設けられる。第１積層体ＳＢ１は、第１交流磁場ＨＲ１を発生する動作を行う。

第１磁場発生部４１は、第１積層体ＳＢ１の少なくとも一部に第１磁場Ｈ１を印加する。第１情報を再生する第１動作における第１交流磁場ＨＲ１の第１周波数は、第２情報を再生する第２動作における第１交流磁場ＨＲ１の第２周波数よりも高い。

実施形態に係る磁気記録媒体８０ｂにおいては、第１積層体ＳＢ１に対する漏れ磁場の影響を抑制できる。共鳴を利用した再生を安定して実施される。例えば、記録密度を高めた場合においても、安定した再生動作が可能になる。実施形態によれば、記録密度が向上できる磁気記録媒体を提供できる。

例えば、磁気記録において記録密度を向上させる技術として、複数の記録層を含む３次元磁気記録がある。３次元磁気記録では書き込みまたは再生を行う記録層を選択する際に、例えば、磁気共鳴が利用される。３次元磁気記録ではなく１層の記録の場合でも、磁気共鳴を利用した再生を行う場合もある。例えば、記録層上の狭い領域に再生磁場を印加してその領域の記録層の共鳴周波数を選択的に変調し、対応する周波数をもつ高周波磁場により再生を行う。これにより、再生の空間分解能を向上させることができる。

実施形態によれば、磁気記録媒体からの漏れ磁場の影響を抑制できる。例えば、記録密度を高めた場合においても、安定した再生動作が可能になる。実施形態によれば、記録密度が向上できる磁気記録媒体を提供できる。

図１３は、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、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に示したように、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。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ＡＡ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を含んでも良い。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、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。ここで、ヘッドスライダ３の先端付近に、例えば、既に説明した実施形態に係る磁気ヘッドのいずれかが搭載される。

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。なお、ヘッドスライダ３が記録用媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」としても良い。

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、駆動コイルを保持するボビン部などを有する。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、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とを含むことができる。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、アーム１５５は、サスペンション１５４の他端に接続されている。

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、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。その結果、磁気ヘッドを記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動可能となる。

図１４（ａ）は、磁気記録再生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。
また、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）に示したように、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と反対方向に延びている。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。

また、図１４（ｂ）に示したように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延出したアーム１５５と、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。そして、ヘッドスライダ３には、実施形態に係る磁気ヘッドのいずれかが搭載される。

すなわち、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、磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダ３と、ヘッドスライダ３を一端に搭載するサスペンション１５４と、サスペンション１５４の他端に接続されたアーム１５５と、を含む。

サスペンション１５４は、信号の書き込み及び読み取り用、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。

また、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、例えば、図１３に例示した磁気記録再生装置１５０の図面中の背面側に設けられる。信号処理部１９０の入出力線は、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。

このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、上記の実施形態に係る磁気ヘッドと、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した可動部と、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位置制御部と、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を含む。

すなわち、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、ヘッドスライダ３を含むことができる。
また、上記の位置制御部は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含むことができる。

このように、本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、磁気ヘッドアセンブリに搭載された磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を含む。

実施形態は、例えば、以下の構成を含んでも良い。
（構成１）
磁気記録媒体と、
第１再生部を含む磁気ヘッドと、
を備え、
前記第１再生部は、
第１方向において前記磁気記録媒体から離れた第１磁場発生部と、
第１積層体と、
を含み、
前記第１積層体の少なくとも一部は、前記第１方向において前記磁気記録媒体と前記第１磁場発生部との間に設けられ、
前記第１積層体は、
第１磁性層と、
前記第１方向と交差する第２方向において前記第１磁性層と離れた第２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た第１中間層と、
を含み、
前記第１積層体は、第１交流磁場を発生する動作を行い、
前記第１磁場発生部は、前記第１積層体の少なくとも一部に第１磁場を印加する、磁気記録再生装置。
（構成２）
前記第１磁場は、前記第１積層体の少なくとも一部に印加され、
前記第１磁場は、前記磁気記録媒体と前記第１磁場発生部とを結ぶ方向に沿う成分を有した、構成１記載の磁気記録再生装置。
（構成３）
前記第１交流磁場の周波数は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に流れる電流に応じて変化する、構成１または２に記載の磁気記録再生装置。
（構成４）
前記第１磁性層の第１磁化は、前記第１方向と交差し、前記第２方向と交差した、構成１〜３いずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（構成５）
前記第１積層体に電流が流れないときに、前記第２磁性層の第２磁化は、第２方向に沿う、構成１〜４のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（構成６）
前記第２磁化は、前記第１磁性層と前記第２磁性層とを結ぶ方向に沿う成分を有した、構成５記載の磁気記録再生装置。
（構成７）
前記第１再生部は、第２磁場発生部をさらに含み、
前記第１磁性層と前記第２磁場発生部との間に前記第２磁性層が配置された、構成１〜６のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（構成８）
前記第２磁場発生部が発生する第２磁場は、前記第１磁性層と前記第２磁性層とを結ぶ方向に沿う成分を有する、構成７記載の磁気記録再生装置。
（構成９）
前記第１交流磁場の周波数は、前記第２磁場に応じて変化する、構成７または８に記載の磁気記録再生装置。
（構成１０）
前記第１再生部は、第３磁場発生部をさらに含み、
前記第３磁場発生部と前記第２磁性層との間に前記第１磁性層が配置された、構成１〜９のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（構成１１）
前記第３磁場発生部が発生する第３磁場は、前記第１磁性層と前記第２磁性層とを結ぶ方向に沿う成分を有する、構成１０記載の磁気記録再生装置。
（構成１２）
前記磁気記録媒体は、第１記録層を含み、
前記第１記録層は、
第１磁性膜と、
前記第１方向において前記第１磁性膜と重なる第２磁性膜と、
を含み、
前記第２磁性膜の磁化の向きは、前記第１磁性膜の磁化の向きとは反対の成分を有した、構成１〜１１のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（構成１３）
前記磁気記録媒体は、
第１記録層と、
前記第１方向において前記第１記録層と重なる第２記録層と、
を含み、
前記第１記録層の第１磁気共鳴周波数は、前記第２記録層の第２磁気共鳴周波数よりも高い、構成１〜１１のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（構成１４）
前記第１記録層の少なくとも一部は、前記第２記録層と前記第１積層体との間に位置した、構成１３記載の磁気記録再生装置。
（構成１５）
前記第１再生部は、前記第１記録層に記録された情報を再生する第１動作と、前記第２記録層に記録された情報を再生する第２動作と、を実施し、
前記第１動作における前記第１交流磁場の第１周波数は、前記第２動作における前記第１交流磁場の第２周波数よりも高い、構成１３または１４に記載の磁気記録再生装置。
（構成１６）
前記磁気ヘッドは、第２再生部をさらに含み、
前記第２再生部は、
前記第１方向において前記磁気記録媒体から離れた第４磁場発生部と、
第２積層体と、
を含み、
前記第２積層体の少なくとも一部は、前記第１方向において前記磁気記録媒体と前記第４磁場発生部との間に設けられ、
前記第２積層体は、
第３磁性層と、
前記第１方向と交差する方向において前記第３磁性層と離れた第４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た第２中間層と、
を含み、
前記第２積層体は、第２交流磁場を発生する動作を行い、
前記第４磁場発生部は、第４磁場を発生する、構成１〜１５のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。
（構成１７）
第１磁場発生部と、
第１方向において前記第１磁場発生部と並ぶ第１積層体と、
を含む第１再生部を備え、
前記第１積層体は、
第１磁性層と、
前記第１方向と交差する第２方向において前記第１磁性層と離れた第２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た第１中間層と、
を含み、
前記第１積層体は、第１交流磁場を発生する動作を行い、
前記第１磁場発生部は、第１磁場を発生する、磁気ヘッド。
（構成１８）
前記第１磁場は、前記第１積層体の少なくとも一部に印加され、
前記第１磁場は、前記磁気記録媒体と前記第１磁場発生部とを結ぶ方向に沿う成分を有した、構成１７記載の磁気ヘッド。
（構成１９）
前記第１交流磁場の周波数は、前記第１磁場に応じて変化する、構成１７または１８に記載の磁気ヘッド。
（構成２０）
第１記録層と、
第１方向において前記第１記録層と重なる第２記録層と、
を備え、
前記第１記録層の第１磁気共鳴周波数は、前記第２記録層の第２磁気共鳴周波数よりも高く、
前記第１記録層に記録された第１情報及び前記第２記録層に記録された第２情報が磁気ヘッドの第１再生部により再生され、
前記第１再生部は、
第１磁場発生部と、
第１方向において前記第１磁場発生部と並ぶ第１積層体と、
を含み、
前記第１積層体は、
第１磁性層と、
前記第１方向と交差する第２方向において前記第１磁性層と離れた第２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た第１中間層と、
を含み、
前記第１積層体は、第１交流磁場を発生する動作を行い、
前記第１磁場発生部は、第１磁場を発生し、
前記第１情報を再生する第１動作における前記第１交流磁場の第１周波数は、前記第２情報を再生する第２動作における前記第１交流磁場の第２周波数よりも高い、磁気記録媒体。

実施形態によれば、記録密度が向上できる磁気記録再生装置、磁気ヘッド、及び、磁気記録媒体が提供できる。

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、磁気記録再生装置に含まれる磁気記録媒体、記録層及び磁性膜、並びに、磁気ヘッドに含まれる磁場発生部、再生部、積層体、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磁気記録再生装置、磁気ヘッド、及び、磁気記録媒体を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気記録再生装置、磁気ヘッド、及び、磁気記録媒体も、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、 ３１…第１磁性層、 ３１ｉ…第１中間層、 ３２…第２磁性層、 ３２ｉ…第２空間層、 ３３…第３磁性層、 ３４…第４磁性層、 ４１〜４６…第１〜第６磁場発生部、 ７０ａ、７０ｂ…第１、第２再生部、 ８０ａ、８０ｂ…磁気記録媒体、 ８１Ａ、８１Ｂ…第１、第２記録層、 ８１ａ〜８１ｄ…第１〜第４磁性膜、 ８１ｐ、８１ｑ…第１、第２非磁性膜、 ８１ｓ…隔離層、 １１０、１１０ａ〜１１０ｄ…磁気ヘッド、 １５０、１５０ａ〜１５０ｇ…磁気記録再生装置、 １５４…サスペンション、 １５５…アーム（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、 ＡＡ…矢印、 Ｈ１〜Ｈ６…第１〜第６磁場、 ＨＲ１、ＨＲ２…第１、第２交流磁場、 Ｈｐｌ、Ｈｐｎ…磁場、 Ｈｒ…再生磁場、 Ｉ１…第１電流、 Ｍ１〜Ｍ４…第１〜第４磁化、 ＳＢ１、ＳＢ２…第１、第２積層体、 ＳＩ１、ＳＩ２…第１、第２記録状態、 ｆａ１〜ｆａ４…第１〜第４周波数、 ｆｂ１、ｆｂ２…周波数、 ｆｚ…発振周波数

Claims (5)

1. 磁気記録媒体と、
   第１再生部を含む磁気ヘッドと、
   を備え、
   前記第１再生部は、
   第１方向において前記磁気記録媒体から離れた第１磁場発生部と、
   第１積層体と、
   を含み、
   前記第１積層体の少なくとも一部は、前記第１方向において前記磁気記録媒体と前記第１磁場発生部との間に設けられ、
   前記第１積層体は、
   第１磁性層と、
   前記第１方向と交差する第２方向において前記第１磁性層と離れた第２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た第１中間層と、
   を含み、
   前記第１積層体は、第１交流磁場を発生する動作を行い、
   前記第１磁場発生部は、前記第１積層体の少なくとも一部に第１磁場を印加し、
   前記第１磁性層の第１磁化は、前記第１方向と交差し、前記第２方向と交差し、
   前記第１積層体に電流が流れないときに、前記第２磁性層の第２磁化は、第２方向に沿い、
   前記磁気記録媒体は、
   第１記録層と、
   前記第１方向において前記第１記録層と重なる第２記録層と、
   を含み、
   前記第１記録層の第１磁気共鳴周波数は、前記第２記録層の第２磁気共鳴周波数よりも高い、磁気記録再生装置。
2. 前記第１磁場は、前記第１積層体の少なくとも一部に印加され、
   前記第１磁場は、前記磁気記録媒体と前記第１磁場発生部とを結ぶ方向に沿う成分を有した、請求項１記載の磁気記録再生装置。
3. 前記第１再生部は、第２磁場発生部をさらに含み、
   前記第１磁性層と前記第２磁場発生部との間に前記第２磁性層が配置された、請求項１または２に記載の磁気記録再生装置。
4. 前記第２磁場発生部が発生する第２磁場は、前記第１磁性層と前記第２磁性層とを結ぶ方向の成分を有する、請求項３記載の磁気記録再生装置。
5. 前記第１記録層は、
   第１磁性膜と、
   前記第１方向において前記第１磁性膜と重なる第２磁性膜と、
   を含み、
   前記第２磁性膜の磁化の向きは、前記第１磁性膜の磁化の向きとは反対の成分を有した、請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気記録再生装置。