JP7011768B2

JP7011768B2 - 磁気記録装置および磁気記録ヘッド

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Publication number: JP7011768B2
Application number: JP2017053459A
Authority: JP
Inventors: 直幸成田; 雅幸高岸; 健一郎山田; 知幸前田; 昭彦竹尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: US10236021B2; JP2018156709A; US20180268848A1

Description

本発明の実施形態は、磁気記録装置および磁気記録ヘッドに関する。

磁気記録装置において、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）などの磁気記憶媒体に
情報が記録される。磁気記録装置において、記録密度の向上が望まれる。

特開２０１４－１３０６７２号公報

本発明の実施形態は、記録密度を向上できる磁気記録装置および磁気記録ヘッドを提供す
る。

実施形態によれば磁気記録装置は、磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体にデータを記録可
能な磁気記録ヘッドであって、第１磁極部と、第２磁極部と、第１磁極部と第２磁極部と
の間に設けられた磁束制御部と、前記磁束制御部に電流を供給可能な端子と、前記第１磁極部から前記第２磁極部に向かうギャップ磁界を生成するためのコイルと、を備えた磁気記録ヘッドと、前記端子を介して前記磁束制御部に電流を通電可能な電気回路と、前記コイルに記録電流を通電可能な電気回路と、を備え、前記磁束制御部は、前記第１磁極部と前記第２磁極部の間に設けられ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つの元素を含む第１層と、前記第１磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素を含む第２層と、前記第２磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素を含む第３層と、を含み、前記第１層の磁化の振動周波数は前記磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数より大きく、前記電気回路により通電した前記第１層の磁化が前記ギャップ磁界に対し反平行な成分を有する。

実施形態に係る磁気記録装置を簡略的に示す図である。実施形態に係る磁気記録装置の動作状態を簡略的に示す図である。実施形態に係る磁気記録装置のシミュレーションモデルを示す図である。実施形態に係る磁気記録装置における磁束制御層磁化の電流密度依存性を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置における磁気記録ヘッドの記録能力改善効果を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッドの磁束制御層の振動周波数とスペクトル強度の電流密度依存性を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッドにおける高周波磁界の吸収スペクトルを示す図である。実施形態に係る磁気記録装置の磁束制御層の異方性磁界と磁化反転過程の振動周波数の関係を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置の磁束制御層の面内磁化成分の大きさと反転過程の振動周波数の関係を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置が含む、磁束制御層の磁化反転過程における振動周波数の異方性磁界による制御に関する図である。実施形態に係る磁気記録装置において、ギャップ磁界強度が１２ｋＯｅの時の磁束制御層パラメータと異方性磁界マージンの関係を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置において、ギャップ磁界強度が１３ｋＯｅの時の磁束制御層パラメータと異方性磁界マージンの関係を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置において、ギャップ磁界強度が１４ｋＯｅの時の磁束制御層パラメータと異方性磁界マージンの関係を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置において、ギャップ磁界強度が１５ｋＯｅの時の磁束制御層パラメータと異方性磁界マージンの関係を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置において、ギャップ磁界強度が１６ｋＯｅの時の磁束制御層パラメータと異方性磁界マージンの関係を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置において、ギャップ磁界強度が１７ｋＯｅの時の磁束制御層パラメータと異方性磁界マージンの関係を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置において、ギャップ磁界強度が１８ｋＯｅの時の磁束制御層パラメータと異方性磁界マージンの関係を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置において、異方性磁界マージンの、ギャップ磁界強度および磁束制御層反磁界との関係を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置を簡略的に示す図である。実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッドの磁化とスピントランスファートルクの状態を示す模式図である。実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッドの特性を示す図である。実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッドの磁化とスピントランスファートルクの状態を示す模式図である。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。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。

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実施形態）
図１は、第１実施形態に係る磁気記録装置を簡略的に示す模式的断面図である。図１に示
すように、実施形態に係る磁気記録装置は、磁気記録媒体８０と磁気記録媒体８０に磁気
的に情報を書き込むための磁気記録ヘッド１１０とを含む。実施形態に係る磁気記録装置
の磁気記録ヘッド１１０は、第１磁極部１１と第２磁極部１２と、第１磁極部１１と第２
磁極部１２の間に設けられた磁束制御部２０と、磁束制御部２０に電流を通電するための
電源と接続する端子を含む。端子は特に図示しない。

なお図には特に示していないが、第１磁極部１１ならびに、第２磁極部１２を磁化するた
めのコイルならびに、コイルに記録電流を通電するための電気回路が存在する。コイルに
記録電流を通電することにより、磁気記録ヘッド１１０より磁界が発生し、磁気記録媒体
８０に情報が記録される。また第２磁極部１２以外の、例えば図示しないサイドシールド
やトレーリングシールドが含まれてもよい。第１磁極部１１，第２磁極部１２および磁束
制御部２０の周りに、図示しない絶縁部が設けられる。

例えば、磁気記録ヘッド１１０のＡＢＳ面の近傍において、第１磁極部１１は、ダウント
ラック方向に沿って、第２磁極部１２から離れる。例えば、第１磁極部１１の一部は、ダ
ウントラック方向に沿って第２磁極部１２から離れる。この際、第１磁極部１１から離間
した一部は、絶縁体によって充填される。ダウントラック方向に沿って、磁気記録ヘッド
１１０と磁気記録媒体８０が相対的に移動する。これにより、磁気記録媒体８０の任意の
位置に情報が記録される。

図１に示すように、磁束制御部２０は第１層２１、第２層２２および第３層２３を含む。

第１層２１は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択さ
れた少なくともひとつの第１元素を含む。例えばＦｅＣｏなどである。例えば、第１層２
１を磁束制御層と呼ぶ。

第２層２２は、金属を含む。例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）および金（Ａｕ）からなる
群から選択された少なくともひとつを含む。第２層２２は、第１磁極部１１と第１層２１
の間に設けられる。

第３層２３は金属を含む。例えば、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕからなる群から選択された少なく
ともひとつを含む。第３層２３は、第２磁極部１２と第１層２１の間に設けられる。

第１磁極部１１は磁束制御部２０と重なる部分を含む。第２磁極部１２は磁束制御部２０
と重なる部分を含む。双方の重なり位置間の磁束制御部２０の積層方向に沿った距離がラ
イトギャップ長に対応する。実施形態においては、ライトギャップ長は例えば１５ｎｍ以
上３０ｎｍ以下である。

図１に示すように、磁気記録ヘッド１１０においては、例えば、第１配線Ｗ１及び第２配
線Ｗ２が設けられる。これらの配線は図示しない端子を介して電源１９０に接続される。

電源１９０は配線および端子を介して磁束制御部２０に電流を通電可能である。この例で
は、第１配線Ｗ１は第１磁極部１１、第２配線Ｗ２は第２磁極部１２に接続されている。

このような磁束制御部２０に電流を流すことにより、磁気記録ヘッド１１０より発生する磁界（記録磁界）を磁気記録媒体８０に有効に印加することが容易になる。

例えば、記録密度の向上のためにライトギャップ長が小さくなると、第１磁極部１１より
発生した記録磁界のほとんどが、磁気記録媒体８０を介さずに、直接ライトギャップを介
して第２磁極部１２に向かうようになる。このため、第１磁極部１１から発生した磁界が
磁気記録媒体８０に有効に届きにくくなる。

例えば、第１磁極部１１と第２磁極部１２との間に上記のような磁束制御部２０を設け、
磁束制御部２０に電流を流すことで、磁束制御部２０の第１層２１の磁化の向きが第１磁
極部１１から出てライトギャップを介して第２磁極部１２に到達する磁界の向きとは反対
になると考えられる。これにより、第１磁極部１１から出る磁界が直接、第２磁極部１２
に流入することが抑制される。その結果、第１磁極部１１から出る磁界の多くが、磁気記
録媒体８０に向かう。これにより、ライトギャップを小さくした場合においても、有効な
記録磁界が記録媒体８０に加わる。これにより記録密度の向上が可能になる。

このような記録能力の改善を図る手段のひとつとして、高周波アシスト磁気記録（Ｍｉｃ
ｒｏｗａｖｅ－ａｓｓｉｓｔｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｃｏｒｄｉｎｇ：ＭＡＭＲ）
が知られている。

高周波アシスト磁気記録では、例えばライトギャップ内にスピントルク発振子（Ｓｐｉｎ
ＴｏｒｑｕｅＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ：ＳＴＯ）と呼ばれる高周波磁界発生源が設けら
れる。ＳＴＯより発生する高周波磁界の周波数と磁気記録媒体内の磁化の固有周波数（強
磁性共鳴周波数）を一致させることで、記録媒体磁化の強磁性共鳴現象を誘起し、記録能
力を向上させる。ＭＡＭＲでは、上記の共鳴現象を用いるため磁気記録ヘッドの特性によ
り決定するＳＴＯの発振周波数に合わせた媒体が必要になる。

また、磁気記録に用いられるグラニュラー媒体は、その構造において磁性粒毎に異なる磁
気特性を有する。すなわち飽和磁界や異方性磁界が磁性粒毎に異なる。このような磁気特
性の分散は通常の記録方式においても、磁性粒の磁化を磁化反転させるのに必要な記録磁
界強度の分散として表面化する。前記の記録媒体磁化の強磁性共鳴周波数は磁性粒の磁気
特性によって変化する。これはすなわち、磁気特性のばらつきや周囲の磁化状態によって
強磁性共鳴周波数がバラつきを持つことを意味する。つまりは、ＭＡＭＲにおいては磁気
特性の分散に起因する磁化反転磁界強度の分散に加え、共鳴周波数の分散に起因したアシ
スト効果の分散が生じることが考えられる。

一方で実施形態に係る磁気記録装置においては、強磁性共鳴現象を用いないため、上記の
ような問題は生じない。

図２は、実施形態に係る磁気記録装置の動作状態を簡略的に示した模式図である。この実
施形態に係る磁気記録装置を磁束制御型と呼ぶ。図２（ａ）は電源１９０から磁束制御部
２０に電流が供給されていない状態を示している。

第１磁極部１１のＡＢＳ面近傍の磁化向きを３２で示す。第２磁極部１２のＡＢＳ面近傍
の磁化向きを３３で示す。第１層２１の磁化の向きを３１で示す。

図２（ａ）に示すように、磁束制御部２０に電流を流さない場合には、第１層２１内の磁
化の向き３１は第１磁極部１１から第２磁極部１２へと向かう方向となる。これは第１磁
極部１１から第１層２１を通過し、第２磁極部１２へと向けて磁界（ギャップ磁界）が発
生するためである。すなわち第１層２１はギャップ磁界と平行な磁化成分を有している。

一方で、図２（ｂ）に示すように、磁束制御部２０に電流を流すことで、第１層２１の磁
化方向３１が反転することが考えられる。すなわち、第１層２１の磁化は、上記のギャッ
プ磁界とは反平行の成分を有している。このため上記のギャップ磁界は、第１層２１を通
過し難く、その一部が磁気記録媒体方向へと流出する。その結果、磁気記録媒体８０に印
可される磁界強度や分布が改善され、記録密度を高めることができる。この時、第１層２
１内磁化の振動周波数が磁気記録媒体磁化の固有周波数より大きな場合、強磁性共鳴現象
は起きない。

このように実施形態に係る磁気記録装置においては、第１層２１内の磁化方向を電流により制御することで、有効な記録磁界が磁気記録媒体８０に印加される。これにより強磁性共鳴現象を用いずとも記録密度の向上が可能となる。

図３は実施形態に係る磁気記録装置の第１層２１反転シミュレーションのモデルを示す図
である。

磁気記録ヘッドにおいてモデルの構成は以下の通りである。

第１層２１の飽和磁化は、１．０Ｔであり、異方性磁界は0である。第１層２１の第１膜
厚ｔ１は１２．５ｎｍである。

第２層２２の第２膜厚ｔ２は２ｎｍとし、スピン拡散長よりも十分小さいものとした。

第３層２３の第３膜厚ｔ３は２ｎｍとし、スピン拡散長よりも十分小さいものとした。

第１層２１の上記の物性値は、例えばパーマロイに対応する。

第２層２２はたとえばＣｕに対応する。

第３層２３はたとえばＣｕに対応する。

このような磁束制御部２０を含む磁気記録ヘッド１１０において、記録電流をコイルに通電することで、第１磁極部１１から第２磁極部１２方向へギャップ磁界４０を印加している。第１層２１を設けない場合のギャップ磁界の大きさは１５ｋＯｅである。また電源１９０より、磁束制御部２０に電流が供給される。第１磁極部１１から第２磁極部１２へと流れる電流を正とする。

図３は、ＳＴ１及びＳＴ２は第１層２１に係るスピントルクの向きを模式的に示した図で
ある。なおこの図では、電流が負である場合を示している。すなわち、電流は第２磁極部
１２から第１磁極部１１に流れる。第１磁極部１１を通過してスピン分極した電子は第２
層２２を介して、第１層２１の磁化に透過型のスピントルクＳＴ１を与える。なお、この
界面での電子のスピン分極率は０．５とした。第２磁極部１２近傍の第３層２３内に蓄積
したスピンは、第２磁極部１２とは逆向きの方向にスピン分極し、第１層２１に反射型の
スピントルクＳＴ２を与える。なお、この界面での電子のスピン分極率は０．３とした。

第１層２１、第２層２２および第３層２３は、電流通電方向に垂直な方向に４０ｘ４０ｎ
ｍ^２の面積を有するものとした。

この時、磁束制御部２０に供給する電流密度を変えたときの、第１層２１の磁化の変化が
、ＬＬＧ方程式（ランダウ＝リフシッツ＝ギルバート方程式）に基づくシミュレーション
により求められる。

図４は、実施形態に係る磁気記録装置における磁束制御層磁化の電流密度依存性を示す図
である。

図４の横軸は、磁束制御部２０に供給される電流密度である。縦軸は第１層２１の規格化
磁化を示す。規格化磁化Ｍｚが「１」のときが、第１層２１の磁化が１つの向きであるこ
とに対応する。規格化磁化Ｍｚが「－１」のときが、第１層２１の磁化が逆の向きである
ことに対応する。磁化Ｍｚが正のときに、第１層２１の磁化の向き３１が、ギャップ磁界
４０の向きと平行な成分を有する。磁化Ｍｚが負のときに、第１層２１の磁化の向き３１
が、ギャップ磁界４０の向きと反平行な成分を有する。

図４に示す通り、実施例に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッドにおいては、電流密度が
負となる領域で第１層２１の磁化がギャップ磁界４０と反平行な成分を有する。

電流の極性依存が存在するのは、電子の流入方向により第１層２１に作用するスピントル
クＳＴ１，ＳＴ２の関係が変化するためである。これは透過型のスピントルクと反射型の
スピントルクの関係が逆転することに由来する。すなわち、極めて簡単にはギャップ磁界
４０と反対方向のスピントルクが、ギャップ磁界４０と同方向のスピントルクに対して大
きい場合にのみ、第１層２１で磁化反転が生じる。

図５は、実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッドの記録能力改善効果を示す図であ
る。横軸は第１層２１の飽和磁化と膜厚の積である磁気膜厚を示す。負の磁気膜厚は、第
１層２１の磁化の向き３１がギャップ磁界４０に平行な状態を示す。正の磁気膜厚は、第
１層２１の磁化の向き３１がギャップ磁界４０に反平行な状態を示す。磁気膜厚が０の場
合は第１層２１が存在していない場合を示す。なお、第１層２１の磁化は、ギャップ磁界
４０に対して理想的な平行、反平行の状態をとるものとした。この時、第１層２１の磁気
膜厚を変えたときの、記録磁界分布の変化が、マクスウェル方程式に基づく有限要素シミ
ュレーションにより求められる。

図５の（ａ）の縦軸は、最大有効磁界強度を示す。図５（ｂ）の縦軸は磁界傾度を示す。
共に磁気記録ヘッドの特性を示す指標である。

図５（ａ）に示すように、最大有効磁界強度は磁気膜厚に比例して変化する。第１層２１
の磁化の向き３１がギャップ磁界４０と反平行となる場合に、最大有効磁界強度が改善す
る。

図５（ｂ）に示すように、磁界傾度は磁気膜厚におよそ比例して変化する。第１層２１の
磁化の向き３１がギャップ磁界４０と反平行となる場合に、磁界傾度が改善する。

図６は、実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッドにおける第１層２１の安定状態に
おける磁化の振動周波数とスペクトル強度の電流密度依存性を示す図である。

上記図４に示した結果において、第１層２１の面内磁化成分をフーリエ変換することで、
磁化の振動周波数（以降、単純に周波数と記載する）と、その周波数におけるスペクトル
強度を計算している。また、同図中に周波数の理論値も合わせて示している。なお周波数
の理論値はキッテルの式（参考文献：Ｃ．Ｋｉｔｔｅｌ「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｔｏＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＰｈｙｓｉｃｓ」ＪｏｈｎＷｉｌｅｙａｎｄＳｏｎｓ
ｐ５２３等）に従うものとし、第１層２１内が単磁区構造を持つものとし、内部磁界を
推定し、算出している。

図６に示すように、第１層２１の磁化反転前の周波数はおよそ３５ＧＨｚであり、磁化反
転後にはおよそ５３ＧＨｚとなる。これは理論的に推定される周波数とも良い一致を示す
。また磁化反転する近傍の電流密度条件で、スペクトル強度が急峻に増加する点が存在す
る。この点では第１層２１の磁化が面内方向において振動していることを示す。

ＭＡＭＲでは、図６に示すスペクトル強度の大きな領域で周波数を磁気記録媒体の固有周
波数に一致させる必要がある。しかし第１層２１の磁化が磁化反転する電流密度領域では
、スペクトル強度が小さい。さらに、この点での周波数は５３ＧＨｚと極めて大きい。一
般的な磁気記録媒体では、このような周波数領域では強磁性共鳴現象は生じない。

すなわち、実施形態に係る磁気記録装置では、第１層２１の磁化反転後には、磁束制御による磁気記録ヘッド特性の改善効果のみが生じ、高周波磁界の印加によるアシスト効果は発生しない。

一方で、マグカップリング現象は発生し得る。

マグカップリング現象は、磁気記録ヘッドの、例えば第１磁極部１１や第２磁極部１２内
の磁化が強磁性共鳴することで、高周波磁界発生源と磁気的な結合状態を作る現象である
。本実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッドにおいても、第１層２１がその磁化反
転過程において、特定の周波数帯域を通過する場合には、マグカップリングが生じ得る。
マグカップリングにより、第１層２１の磁化反転効率が低下し、反転電流密度が増加する
ことが考えられる。

図７は、実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッド１１０における高周波磁界の吸収
スペクトルを示す図である。高周波磁界の吸収スペクトルは、ライトギャップ近傍に理想
的な発振をする高周波磁界発生源を設置し、各部の磁化挙動を計算することで求められる
。縦軸は高周波磁界の１サイクルにおけるエネルギー吸収量を示す。横軸は高周波磁界の
周波数である。エネルギー吸収量のピークが高いほどマグカップリングの影響が大きいこ
とを示す。

図に示すように、第１磁極部１１は２８ＧＨｚ程度、第２磁極部１２は、１７ＧＨｚ程度
にピークを有する。また、それぞれ３５ＧＨｚ、２６ＧＨｚ程度までの広いエネルギー吸
収帯域を有する。このような周波数帯域ではマグカップリングが生じる。すなわち第１層
２１の磁化反転過程において、上記の周波数帯域を通過しなければ、マグカップリングは
生じない、と考えられる。

図８は、実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッド１１０の第１層２１における磁化
反転過程の周波数特性を示す図である。横軸は第１層２１の磁化の膜厚方向成分を示す。
縦軸は第１層２１の各動作点における面内磁化の周波数を示す。キッテルの式から推定さ
れる磁化反転時の特性を破線で示す。なお第１層２１の異方性磁界Ｈｋは－８ｋＯｅから
１２ｋＯｅの範囲で変化させた。

図８に示すように、第１層２１がいずれの異方性磁界を有する場合でも、周波数は理論的
に示される線形なトレンドとよく一致する。すなわち磁化反転過程における周波数の変化
は、およそこの線形トレンドをなぞるように変化する。

図９は、実施形態に係る磁気記録装置に含まれる第１層の磁化反転過程における面内磁化
成分の大きさと周波数の関係を示す図である。横軸は第１層２１の面内磁化の大きさを示
す。縦軸は第１層２１面内磁化成分の周波数を示す。

マグカップリングの影響は、第１層２１の磁化の面内成分が大きく、かつ第１層２１の周波数が前記のマグカップリングが発生する周波数帯域にかかる場合に顕在化する。すなわちマグカップリングを抑制するためには規格化した面内成分が0.1よりも小さいことが好ましい。また、第１層２１の磁化反転過程における周波数帯域が35ＧＨｚより高いことが好ましい。これを除く領域ではマグカップリングは顕著となる。この領域をマグカップリング領域９０Ｂとする。

図９に示すように、例えば、４ｋＯｅの異方性磁界を有する第１層２１はその磁化反転過
程全域にわたって、マグカップリング領域９０Ｂを回避することができる。このような条
件では、マグカップリング現象が顕在化せず、第１層２１の磁化反転に必要な電流密度の
増加は生じないものと考えられる。

図８、図９に示すように、第１層２１の異方性磁界を調整することで。第１層２１の磁化
反転過程における周波数帯域を変化させることができる。

図１０は、実施形態に係る磁気記録装置が含む、磁束制御層の磁化反転過程における周波
数の異方性磁界による制御に関する図である。縦軸は第１層２１の磁化反転過程における
各点での周波数を示す。横軸は第１層２１の異方性磁界を示す。なお磁化反転過程におけ
る第１層２１の磁化の周波数は、キッテルの式より理論的に求めている。また磁化反転過
程は磁化反転前後の磁化状態において、マグカップリング現象が顕著になると考えられる
面内成分が０．１より大きくなる領域について示している。すなわち、本図中で３５ＧＨ
ｚを下回る周波数にプロットが存在する場合、その条件では第１層２１の磁化反転過程に
おいてマグカップリングが生じる。

図１０に示すように、第１層２１の異方性磁界をおよそ２ｋＯｅから８ｋＯｅの範囲とす
ることで、磁化反転過程全域において、マグカップリング領域を回避することができる。
特に、異方性磁界がおよそ４．８ｋＯｅの場合には磁化反転過程全域にわたって周波数が
変化しない。これは第１層２１内で異方性磁界と反磁界が等しくなっているためである。
このようなマグカップリング領域を回避できる異方性磁界の範囲を異方性磁界マージンと
定義する。

図１１から１７は、ギャップ磁界強度をそれぞれ１２ｋＯｅから１８ｋＯｅまで変化させ
た場合の、第１層２１のパラメータと異方性磁界マージンの関係を示す図である。ライト
ギャップは１５ｎｍ～３０ｎｍの範囲で変化させている。横軸は第１層２１のパラメータ
であり、上段が膜厚、下段が飽和磁化を示す。各第１層２１のパラメータにおける異方性
磁界マージンを棒状のグラフで示す。

図１１から１７に示すように、いずれの第１層２１のパラメータにおいても異方性磁界マ
ージンを有する。またいずれのケースでも異方性磁界マージンは異方性磁界が零以上とな
る領域に存在する。

図１８（ａ）は第１層２１の周波数が３５ＧＨｚを上回ることが可能な異方性磁界マージ
ンのひとつの閾値（Ｈｋ１）の、ギャップ磁界強度と第１層２１の反磁界との関係を示す
図である。

異方性磁界マージンのひとつの閾値（Ｈｋ１）は次の式で示される。

図１８（ｂ）は第１層２１の周波数が３５ＧＨｚを上回ることが可能な異方性磁界マージ
ンのもう一方の閾値（Ｈｋ２）のギャップ磁界強度と第１層２１の反磁界との関係を示す
図である。

異方性磁界マージンＨｋのもうひとつの閾値（Ｈｋ２）は次の式で示される。

ここで、γは磁気ジャイロ定数、Ｈｄは第１層２１内の反磁界、Ｈｇａｐはギャップ磁界
強度である。

すなわち、実施形態に係る磁気記録装置における磁気記録ヘッド１１０において、マグカ
ップリングの生じない異方性磁界マージンは上記式で示されるＨｋ１およびＨｋ２の間に
存在する。

これらの条件が満たされる場合に、第１層２１はマグカップリングの影響を受けない。こ
れにより効率的な磁化反転を行うことができる。すなわち磁束制御型磁気記録装置におい
て効率的に記録密度を向上させることができる。

（第２実施形態）
図１９は、実施形態に係る磁気記録装置を簡略的に示す図である。

図１９に示すように、第２の実施形態に係る磁気記録ヘッド１２０は磁束制御部２０を有
する。ここで、磁束制御部２０は第１層２１、第２層２２および第３層２３を含む。

第１層２１は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉからなる群から選択された少なくとも一つの第１元素を
含む。例えばＦｅＣｏなどである。

第２層２２は、金属を含む。例えば、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕからなる第１群から選択され
た少なくとも１つの元素を含む。例えば、Ｐｔ，Ｗ，Ｒｕ，Ｔａ，Ｐｄを含む第２群から
選択された少なくともひとつの元素をさらに含んでもよい。例えば、第１群から選択され
た少なくともひとつの元素を含む部分と、第２群から選択された少なくともひとつの元素
を含む部分、とを含む積層構造を有してもよい。例えば、ＣｕとＴａの積層体である。第
２層２２は第１層２１と第１磁極部１１の間に設けられる。

第３層２３は、金属を含む。例えば、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕからなる第１群から選択され
た少なくとも１つの元素を含む。例えば、Ｐｔ，Ｗ，Ｒｕ，Ｔａ，Ｐｄを含む第２群から
選択された少なくともひとつの元素（第２群の材料）をさらに含んでもよい。例えば、第
１群から選択された少なくともひとつの元素を含む部分と、第２群から選択された少なく
ともひとつの元素を含む部分、とを含む積層構造を有してもよい。例えば、ＣｕとＴａの
積層体である。第３層２３は第１層２１と第２磁極部１２の間に設けられる。

図１９に示すように実施形態に係る磁気記録ヘッド１２０において、例えば第１配線Ｗ
１、第２配線Ｗ２が設けられる。これらの配線を介して電源１９０と接続することで、磁
束制御部２０に電流を供給可能となる。この例では、第１配線Ｗ１は、第１磁極部１１と
電気的に接続されている。第２配線Ｗ２は第２磁極部１２と電気的に接続されている。

例えば、第２層２２と第３層２３が共に前記の第２群の材料を含む必要はなく、そのどち
らかが含んでいてもよい。また、第２層２２と第３層２３が共に積層構造を有する必要は
なく、そのいずれが積層構造となっていてもよい。

なお、第２層２２が積層構造を有する場合、例えば、第２層２２の第１磁極部１１との界
面近傍、もしくは第２層２２の第１層２１との界面近傍、あるいはその両界面近傍に、第
２群から選択された少なくとも一つの元素を含む部分が設けられていることが好ましい。

第３層２３が積層構造を有する場合、例えば第１層２１との界面近傍、もしくは第３層２
３と第２磁極部１２との界面近傍、あるいはその両界面近傍に、第２群から選択された少
なくとも一つの元素を含む部分が設けられていることが好ましい。

このような構成を用いることで、スピントランスファートルクの大きさ（スピン蓄積量
）を制御可能となり、第１層２１の磁化反転可能となる電流密度を低下させることができ
る。

図２０は、実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッド１２０の、磁束制御部２０近傍
の磁化とスピントルクの状態を示す模式図である。

ここでは、各界面のスピントルクの向きを簡略的に示している。電流は第２磁極部１２
から第１磁極部１１に向かうように流れる。図２０（ａ）は第１層２１が磁化反転する前
のスピントルクの向きを簡略的に示した模式図である。図２０（ｂ）は第１層２１が磁化
反転した後のスピントルクの向きを簡略的に示した模式図である。

符号ＩＦ１は第１磁極部１１と第２層２２の界面を示す。符号ＩＦ２は第２層２２と第
１層２１の界面を示す。符号ＩＦ３は第１層２１と第３層２３の界面を示す。符号ＩＦ４
は第３層２３と第２磁極部１２との界面を示す。スピントルクは各界面を介して磁性体で
構成される第１磁極部１１、第２磁極部１２及び第１層２１に作用する。

符号ＳＴ１は、例えば第１層２１の磁化方向に依存する、界面ＩＦ１に作用する反射型ス
ピントランスファートルクを示す。

符号ＳＴ２は、例えば第１磁極部１１の磁化方向に依存する、界面ＩＦ２に作用する透過
型スピントランスファートルクを示す。

符号ＳＴ３は、例えば第２磁極部１２の磁化方向に依存する、界面ＩＦ３に作用する反射
型スピントランスファートルクを示す。

符号ＳＴ４は、例えば第１層２１の磁化方向に依存する、界面ＩＦ４に作用する透過型ス
ピントランスファートルクを示す。

図に示すように、第１層２１は、例えばＳＴ２とＳＴ３の２つのスピントランスファー
トルクの影響を受ける。第１実施例で説明したように、ギャップ磁界４０と反対方向のス
ピントルクが、ギャップ磁界４０と同方向のスピントルクに対して大きい場合にのみ、第
１層２１の磁化反転が生じる。

この例の場合、少なくともＳＴ２＜ＳＴ３となる条件で第１層２１は磁化反転可能になる
と考えられる。すなわちＳＴ３が有限の場合、ＳＴ２を抑制することで、第１層２１が容
易に磁化反転することが考えられる。

スピントランスファートルクを抑制するためには、例えば、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐ
ｄなどの第２群の元素を磁束制御部２０に含めることが有効である。例えば、第２層２２
や第３層２３に、第２群から選択された少なくともひとつの元素を含めることが考えられ
る。

また第２群から選択された少なくともひとつの元素を含む部分を界面近傍に設けることで
、選択的にスピントランスファートルクを抑制することができると考えられる。

図２１は、実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッド１２０の特性を示す図である。

実施例に係る磁気記録ヘッドにおいて、モデルの構成は、以下に示すとおりである。

第２層２２または第３層２３は、ＩＦ１からＩＦ４のいずれかの界面近傍に２ｎｍのＴａ
が積層されているＣｕとＴａの積層体である。第２層２２および第３層２３の膜厚はそれ
ぞれ４ｎｍであり、Ｔａを除いた部分はスピン拡散長の長いＣｕにより構成される。また
ここでは第１磁極部１１、第２磁極部１２及び第１層２１は、すべて０．５のスピン分極
率を有する。それ以外の構成は第１実施例に示したものと同等である。なおＴａを積層す
ることにより、実効的なスピン分極率の大きさは変化する。ギャップ磁界強度は１５ｋＯ
ｅである。電流は第２磁極部１２から第１磁極部１１に向かう方向に供給する。

なお比較例は第２層２２および第３層２３はＴａが含まれない。すなわち、Ｃｕのみで構
成され、すべての界面に、スピン分極率０．５に準じたスピントルクが発生する。

第２層２２がＩＦ１近傍にＴａを積層した、例えばＴａ／Ｃｕの積層体である場合、ＳＴ
２を抑制できる。ＳＴ２は第１層２１の磁化反転前後で、第１層２１の磁化反転ならびに
磁化反転状態維持を阻害するように作用する。そのため、図２１（ａ）に示すように、Ｓ
Ｔ２を抑制することで、磁化反転効率は改善する。

第２層２２がＩＦ２近傍にＴａを積層した、例えばＣｕ／Ｔａの積層体である場合、ＳＴ
１を抑制できる。ＳＴ１は第１層２１の磁化反転前後で、第１磁極部磁化３２を不安定、
もしくは安定させるように作用する。例えば、Ｃｕ／Ｔａ積層体により第１層２１の磁化
反転前に第１磁極部磁化３２が安定化することでＳＴ２が有効に働く。しかし、ＳＴ２は
第１層２１の磁化反転に寄与しない。そのため、図２１（ｂ）に示すように、ＳＴ１を抑
制することで、磁化反転効率は大きくは変化しない。

第３層２３がＩＦ３近傍にＴａを積層した、例えばＴａ／Ｃｕの積層体である場合、ＳＴ
４を抑制できる。ＳＴ４は第１層２１の磁化反転前後で第２磁極部磁化３３を不安定、も
しくは安定させるように作用する。例えば、Ｃｕ／Ｔａ積層体により、磁化反転後の第２
磁極部磁化３３が安定化することでＳＴ３が有効に働く。ＳＴ３は第１層２１の反転に寄
与する。そのため、図２１（ｃ）に示すように、ＳＴ４を抑制することで、磁化反転効率
は改善する。

第３層２３がＩＦ４近傍にＴａを積層した、例えばＣｕ／Ｔａの積層体である場合、ＳＴ
３を抑制できる。実施例に係る磁気記録ヘッド１２０では、ＳＴ３は第１層２１の磁化反
転前後で第１層２１の磁化反転、ならびに磁化反転状態の維持を促進するように作用する
。そのため、図２１（ｄ）に示すように、ＳＴ４を抑制することで、磁化反転効率は劣化
する。

これらの効果は複合的に起こりうることが期待できる。第２層２２がＩＦ１近傍にＴａを
積層した、例えばＴａ／Ｃｕの積層体であり、さらに第３層２３がＩＦ３近傍にＴａを積
層した、例えばＴａ／Ｃｕの積層体である場合、ＳＴ２及びＳＴ４が抑制されることで、
さらに反転効率は改善される、と考えられる。

このように実施形態に係る磁気記録ヘッド１２０においては、第２層２２、第３層２３
のいずれか、もしくは双方にＰｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄなどが含まれてもよい。これに
より第１磁極部１１、第２磁極部１２および第１層２１に作用するスピントランスファー
トルクの大きさが制御される。これにより、第１層２１の磁化反転効率を高めることがで
きる。

この実施形態においては、第２層２２、第３層２３として厚さ２ｎｍのＴａを含むＴａ
とＣｕの積層体を例として示したが、例えば、第２群から選択された少なくともひとつの
元素を含む場合にも同様の効果を期待することができる。例えば、実施例のように、第２
層２２に第２群から選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体を用い
た場合、第２群から選択された少なくともひとつの元素を含む部分の膜厚は、０．５ｎｍ
以上５．０ｎｍ以下とすることが好ましい。第３層２３についても同様である。スピント
ランスファートルクを完全に抑制するために必要な膜厚は、第２群から選択する元素によ
って異なる。例えば、Ｔａの場合、２ｎｍ程度とされる。また膜厚が小さいほど、スピン
トランスファートルクの抑制効果は小さくなるものと考えられる。

図２２は、実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録ヘッドの磁化とスピントルクの状態を
示す模式図である。

ここでは、各界面のスピントルクの向きを簡略的に示している。電流は第１磁極部１１
から第２磁極部１２に向かうように流れる。図２２（ａ）は第１層２１が磁化反転する前
のスピントルクの向きを簡略的に示した模式図である。図２２（ｂ）は第１層２１が磁化
反転した後のスピントルクの向きを簡略的に示した模式図である。

図２２に示すように、例えば電流方向が変わることで、作用するスピントランスファート
ルクの関係が変化する。

符号ＳＴ１‘は、例えば第１層２１の磁化方向に依存する、界面ＩＦ１に作用する透過型
スピントランスファートルクである。

符号ＳＴ２‘は、例えば第１磁極部１１の磁化方向に依存する、界面ＩＦ２に作用する反
射型スピントランスファートルクである。

符号ＳＴ３‘は、例えば第２磁極部１２の磁化方向に依存する、界面ＩＦ３に作用する透
過型スピントランスファートルクである。

符号ＳＴ４‘は、例えば第１層２１の磁化方向に依存する、界面ＩＦ４に作用する反射型
スピントランスファートルクである。

前述の考えに基づき、この場合には、ＳＴ３‘またはＳＴ１’を抑制することで、第１層
２１の磁化を効率的に磁化反転させることができるものと考えられる。

なお記録電流の極性に依存して、ギャップ磁界が反転した場合には、各層の磁化の向きが
反転する。これに伴い、スピントランスファートルクの向きもすべて反転するため、磁化
とスピントランスファートルクの関係性は変化しない。そのため、記録電流の極性に依存
することなく、磁束制御部２０には一方向の直流電流を通電することができる。

実施例に係る磁気記録ヘッド１２０においては、適切にスピントランスファートルクを抑
制することで、第１層２１の磁化方向を効率よく反転させることができる。その結果、高
密度の磁気記録が容易に達成可能となる。

図２３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。

実施形態に係る磁気記録装置１５０は、図２３に示すように、ロータリーアクチュエー
タを用いた形式の装置である。磁気記録媒体（磁気記録ディスク）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装置１５０は、複数の磁気記録媒１８０を備え
ても良い。磁気記録装置１５０は、他の記録媒体１８１を含んでもよい。例えば、磁気記
録装置１５０は、ハイブリッドＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）である。記録媒
体１８１は、例えば、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）である。記録媒体１
８１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。

磁気記録ヘッド１１０は例えば、ヘッドスライダ３の先端付近に設けられ、磁気記録媒体
１８０に記録する情報の記録を行う。ヘッドスライダ３は例えば、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。

磁気記録媒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、磁気記録媒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が磁気記録媒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、磁気記
録ヘッドは、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により回転動が自在にできるようになっている。その結
果、磁気記録ヘッド１１０を磁気記録媒１８０の任意の位置に移動可能となる。

図２４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２４（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。

また、図２４（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２４（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から延びる。支持フレーム１６１は、軸受部１５７からＨ
ＧＡと反対方向に延びる。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２４（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記録ヘッド１１０、１２０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記録ヘッド１１０、１２０と、磁気記録ヘッド１１０，１２０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、を備える。

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、ヘッドスライダ３に組み込まれた磁気記録ヘッド１１０、１２０の各
電極と、が電気的に接続される。

また、磁気記録ヘッド１１０、１２０を用いて磁気記録媒体８０への信号の記録を行う信
号処理部２００が設けられる。信号処理部２００は、例えば、磁気記録装置１５０の一部
（図２３参照）に設けられる。信号処理部２００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、磁気記録ヘッド１１０，１２０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装置１５０は、磁気記録媒体８０と、上記の実施
形態に係る磁気記録ヘッド１１０，１２０と、磁気記録媒体８０と磁気記録ヘッド１１０
，１２０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
気記録ヘッド１１０，１２０を磁気記録媒体８０の所定記録位置に位置合わせする位置制
御部と、磁気記録ヘッド１１０、１２０を用いて磁気記録媒体８０への信号の記録及び再
生を行う信号処理部２００と、を備える。

すなわち、上記の磁気記録媒体８０として、磁気記録媒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。

また、本実施形態に係る磁気記録装置１５０は、磁気記録媒体８０と、前記磁気記録媒体
に磁気データを記録可能な磁気記録ヘッド１１０であって、第１磁極部１１と、第２磁極
部１２と、前記第１磁極部１１と前記第２磁極部１２の間に設けられ、強磁性体材料を含
む第１層層２１と、前記第１磁極部１１と前記第１層２１の間に設けられ、金属を含む第
２層２２と、前記第２磁極部１２と前記第１層２１の間に設けられ、金属を含む第３層２
３と、を備えた磁気記録ヘッド１１０と、前記第１磁極部１１および前記第２磁極部１２
に接続し、電流を印加可能な電源１９０と、を備え、前記第１層２１の磁化の振動周波数
は前記磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数より大きい。

また、前記第１層２１に印加される電流は直流電流であることが望ましい。

また、第１層２１の異方性磁界の値は上記式で示した第１の値（Ｈｋ１）および第２の値
（Ｈｋ２）で囲まれる範囲にあることが望ましい。

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、
前記磁気記録媒体にデータを記録可能な磁気記録ヘッドであって、
第１磁極部と、
第２磁極部と、
第１磁極部と第２磁極部との間に設けられた磁束制御部と、
を備え、
前記磁束制御部は、
前記第１磁極部と前記第２磁極部の間に設けられ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選
択された少なくとも１つの元素を含む第１層と、
前記第１磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択
された少なくともひとつの元素を含む第２層と、
前記第２磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択
された少なくともひとつの元素を含む第３層と、
を含み、
前記磁束制御部に電流を通電するための電極と、を備え、
さらに前記磁束制御部に電流を通電するための電気回路と、を備え、
前記第１層の磁化の振動周波数は前記磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数より大きい磁気記
録装置。

（構成２）
前記第１層の異方性磁界が正である、構成１に記載の磁気記録装置。

（構成３）
前記第１層に通電される電流が直流電流である、構成１乃至２に記載の磁気記録装置。

（構成４）
前記第１層の膜厚が、第２層、第３層よりも厚い、構成１乃至３に記載の磁気記録装置
。

（構成５）
前記第１層の異方性磁界の値は以下の式で示す第１の値（Ｈｋ１）および第２の値（Ｈｋ
２）で囲まれる範囲にある構成１乃至４のいずれか１に記載の磁気記録装置。

（構成６）
前記磁気記録媒体にデータを記録可能な磁気記録ヘッドであって、
第１磁極部と、
第２磁極部と、
第１磁極部と第２磁極部との間に設けられた磁束制御部と、
を備え、
前記磁束制御部は、
前記第１磁極部と前記第２磁極部の間に設けられ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選
択された少なくとも１つの元素を含む第１層と、
前記第１磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択され
た少なくともひとつの元素を含む第２層と、
前記第２磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択
された少なくともひとつの元素を含む第３層と、
を含む磁気記録ヘッド。

（構成７）
前記第２層は、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素
をさらに含む、構成６に記載の磁気記録ヘッド

（構成８）
前記第２層は、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含
む部分と、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素を含
む部分の、積層体により構成される、構成６または７のいずれかに記載の磁気記録ヘッド
。

（構成９）
前記第２層は、前記第１磁極部に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択
された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、構成６乃至構成８に記
載の磁気記録ヘッド

（構成１０）
前記第２層は、前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択され
た少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、構成６乃至構成８に記載の
磁気記録ヘッド

（構成１１）
前記第２層は、前記第１磁極部に接する面近傍、及び前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ
，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層
体である、構成６乃至構成８に記載の磁気記録ヘッド

（構成１２）
前記磁気記録媒体にデータを記録可能な磁気記録ヘッドであって、
第１磁極部と、
第２磁極部と、
第１磁極部と第２磁極部との間に設けられた磁束制御部と、
を備え、
前記磁束制御部は、
前記第１磁極部と前記第２磁極部の間に設けられ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選
択された少なくとも１つの第１を含む第１層と、
前記第１磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択
された少なくともひとつの元素を含む第２層と、
前記第２磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択され
た少なくともひとつの元素を含む第３層と、
を含む磁気記録ヘッド。

（構成１３）
前記第３層は、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素
をさらに含む、構成１２に記載の磁気記録ヘッド

（構成１４）
前記第３層は、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含
む部分と、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素を含
む部分の、積層体により構成される、構成１２乃至構成１３に記載の磁気記録ヘッド。

（構成１５）
前記第３層は、前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択され
た少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、構成１２乃至構成１４に記
載の磁気記録ヘッド

（構成１６）
前記第３層は、前記第２磁極と接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択さ
れた少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、構成１２乃至構成１４に
記載の磁気記録ヘッド

（構成１７）
前記第３層は、前記第２磁極に接する面近傍、及び前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ，
Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体
である、構成１２乃至構成１４に記載の磁気記録ヘッド

（構成１８）
前記磁気記録媒体にデータを記録可能な磁気記録ヘッドであって、
第１磁極部と、
第２磁極部と、
第１磁極部と第２磁極部との間に設けられた磁束制御部と、
を備え、
前記磁束制御部は、
前記第１磁極部と前記第２磁極部の間に設けられ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選
択された少なくとも１つの第１を含む第１層と、
前記第１磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択され
た少なくともひとつの元素を含む第２層と、
前記第２磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択され
た少なくともひとつの元素を含む第３層と、
を含む磁気記録ヘッド。

（構成１９）
前記第２層および第３層は、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくとも
ひとつの元素をさらに含む、構成１８に記載の磁気記録ヘッド

（構成２０）
前記第２層は、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含
む部分と、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素を含
む部分の、積層体により構成される、構成１８乃至構成１９に記載の磁気記録ヘッド。

（構成２１）
前記第２層は、前記第１磁極部に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択
された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、構成１８乃至構成２０
に記載の磁気記録ヘッド

（構成２２）
前記第２層は、前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択され
た少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、構成１８乃至構成２０に記
載の磁気記録ヘッド

（構成２３）
前記第２層は、前記第１磁極部に接する面近傍、及び前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ
，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層
体である、構成１８乃至構成２０に記載の磁気記録ヘッド

（構成２４）
前記第３層は、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含
む部分と、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素を含
む部分の、積層体により構成される、構成１８乃至構成２３に記載の磁気記録ヘッド。

（構成２５）
前記第３層は、前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択され
た少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、構成１８乃至構成２４に記
載の磁気記録ヘッド

（構成２６）
前記第３層は、前記第２磁極と接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択さ
れた少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、構成１８乃至構成２４に
記載の磁気記録ヘッド

（構成２７）
前記第３層は、前記第２磁極に接する面近傍、及び前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ，
Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体
である、構成１８乃至構成２４に記載の磁気記録ヘッド

（構成２８）
構成６乃至構成２７のいずれかに記載の磁気記録ヘッドと、
前記磁気記録ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体と、
前記磁気記録ヘッドの前記磁束制御部に電流を供給可能な第１の電気回路とを備える磁気
記録装置。

（構成２９）
第２電気回路をさらに備え、
前記磁気記録ヘッドは、コイルをさらに含み、
前記第２電気回路は、前記情報に対応した電流を前記コイルに供給可能である、構成２
８に記載の磁気記録再生装置。

例えば、構成６以降に示す実施形態に係る磁気記録ヘッド１２０ならびに磁気記録装置１
５０では、第１層２１の磁化反転を効率的に引き起こすことができる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明の実
施形態は、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、磁気記録
ヘッド、記録電流出力部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
宜選択することができる。また、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、本発明の実施形態として上述した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、各種の変更例および修正例に
想到し得るものであり、それら変更例およ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、１１…第１磁性部（主磁極）、１２…第２磁性部（補助磁極）、２
０…磁束制御部、２１…第１層（磁束制御層）、２２…第２層、２３…第３層、３１…第
１層の磁化の向き、３２…第１磁極部磁化、３３…第２磁極部磁化、４０…ギャップ磁界
の向き、８０…磁気記録媒体、１１０…磁気ヘッド、１２０…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、１
５７…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、１９０…電源、２００…信号処理部

Claims

磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体にデータを記録可能な磁気記録ヘッドであって、
第１磁極部と、
第２磁極部と、
第１磁極部と第２磁極部との間に設けられた磁束制御部と、
前記磁束制御部に電流を供給可能な端子と、
前記第１磁極部から前記第２磁極部に向かうギャップ磁界を生成するためのコイルと、
を備えた磁気記録ヘッドと、
前記端子を介して前記磁束制御部に電流を通電可能な電気回路と、
前記コイルに記録電流を通電可能な電気回路と、
を備え、
前記磁束制御部は、
前記第１磁極部と前記第２磁極部の間に設けられ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つの元素を含む第１層と、
前記第１磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つの元素を含む第２層と、
前記第２磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つの元素を含む第３層と、
を含み、
前記第１層の磁化の振動周波数は前記磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数より大きく、前記電気回路により通電した前記第１層の磁化が前記ギャップ磁界に対し反平行な成分を有する磁気記録装置。
前記第１層が、前記磁束制御部の積層方向と並行な方向に正の磁気異方性を有する、請求項１に記載の磁気記録装置。
前記第１層に通電される電流が直流電流である、請求項１又は２に記載の磁気記録装置。
前記第１層の膜厚が、第２層、第３層よりも厚い、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気記録装置。
前記第１層が、前記磁束制御部の積層方向と並行な方向に正の磁気異方性を有し、その正の磁気異方性による異方性磁界の値は、γを磁気ジャイロ定数とし、Ｈｄを前記第１層内の反磁界の強度とし、Ｈｇａｐを前記ギャップ磁界の強度とした場合に、以下の式で示す第１の値（Ｈｋ１）および第２の値（Ｈｋ２）で囲まれる範囲にある請求項１、３及び４のいずれか１に記載の磁気記録装置。
磁気記録媒体にデータを記録可能な磁気記録ヘッドであって、
第１磁極部と、
第２磁極部と、
第１磁極部と第２磁極部との間に設けられた磁束制御部と、
前記磁束制御部に電流を供給可能な端子と、
前記第１磁極部から前記第２磁極部に向かうギャップ磁界を生成するためのコイルと、
を備え、
前記磁束制御部は、
前記第１磁極部と前記第２磁極部の間に設けられ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つの元素を含む第１層と、
前記第１磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくとも１つの元素を含む第２層と、
前記第２磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つの元素を含む第３層と、
を含み、
前記第１層の磁化の振動周波数は前記磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数より大きく、通電した前記第１層の磁化が前記ギャップ磁界に対し反平行な成分を有する磁気記録ヘッド。
前記第２層は、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素をさらに含む、請求項６に記載の磁気記録ヘッド
前記第２層は、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分と、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素を含む部分の、積層体により構成される、請求項６または７のいずれかに記載の磁気記録ヘッド。
前記第２層は、前記第１磁極部に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の磁気記録ヘッド
前記第２層は、前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の磁気記録ヘッド
前記第２層は、前記第１磁極部に接する面近傍、及び前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の磁気記録ヘッド
磁気記録媒体にデータを記録可能な磁気記録ヘッドであって、
第１磁極部と、
第２磁極部と、
第１磁極部と第２磁極部との間に設けられた磁束制御部と、
前記磁束制御部に電流を供給可能な端子と、
前記第１磁極部から前記第２磁極部に向かうギャップ磁界を生成するためのコイルと、
を備え、
前記磁束制御部は、
前記第１磁極部と前記第２磁極部の間に設けられ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つの元素を含む第１層と、
前記第１磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つの元素を含む第２層と、
前記第２磁極部と前記第１層の間に設けられ、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくとも１つの元素を含む第３層と、
を含み、
前記第１層の磁化の振動周波数は前記磁気記録媒体の強磁性共鳴周波数より大きく、通電した前記第１層の磁化が前記ギャップ磁界に対し反平行な成分を有する磁気記録ヘッド。
前記第３層は、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素をさらに含む、請求項１２に記載の磁気記録ヘッド
前記第３層は、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分と、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕからなる群から選択された少なくともひとつの元素を含む部分の、積層体により構成される、請求項１２乃至１３に記載の磁気記録ヘッド。
前記第３層は、前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載の磁気記録ヘッド
前記第３層は、前記第２磁極と接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載の磁気記録ヘッド
前記第３層は、前記第２磁極に接する面近傍、及び前記第１層に接する面近傍に、Ｐｔ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｄから選択された少なくともひとつの元素を含む部分を有する積層体である、請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載の磁気記録ヘッド
請求項６乃至請求項１７のいずれか１項に記載の磁気記録ヘッドと、
前記磁気記録ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体と、
前記磁気記録ヘッドの前記磁束制御部に電流を供給可能な第１の電気回路と
を備える磁気記録装置。
第２電気回路をさらに備え、
前記磁気記録ヘッドは、コイルをさらに含み、
前記第２電気回路は、前記情報に対応した電流を前記コイルに供給可能である、請求項１８に記載の磁気記録装置。
前記第１層の磁化反転過程における磁化の振動周波数の帯域が３５ＧＨｚより高い請求項１乃至５、１８及び１９のいずれか１項に記載の磁気記録装置。
前記第１層の磁化反転過程における磁化の振動周波数の帯域が３５ＧＨｚより高い請求項６乃至１７のいずれか１項に記載の磁気記録ヘッド。