JP7465230B2 - 磁気ヘッド及び磁気記録装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、磁気ヘッド及び磁気記録装置に関する。
磁気ヘッドを用いて、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの磁気記録媒体に情報が記録される。磁気ヘッド及び磁気記録装置において、記録密度の向上が望まれる。
特開２００８－２７７５８６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ヘッド及び磁気記録装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、磁気ヘッドは、第１磁極と、第２磁極と、前記第１磁極と前記第２磁極との間に設けられた積層体と、を含む。前記積層体は、第１磁性層と、前記第２磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第２磁性層と、前記第２磁極と前記第２磁性層との間に設けられた第３磁性層と、前記第２磁極と前記第３磁性層との間に設けられた第４磁性層と、前記第１磁性層と前記第１磁極との間に設けられた第１非磁性層と、前記第２磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第２非磁性層と、前記第３磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第３非磁性層と、前記第４磁性層と前記第３磁性層との間に設けられた第４非磁性層と、前記第２磁極と前記第４磁性層との間に設けられた第５非磁性層と、を含む。前記第２非磁性層は、前記第２磁性層及び前記第１磁性層と接する。前記第３非磁性層は、前記第３磁性層及び前記第２磁性層と接する。前記第４非磁性層は、前記第４磁性層及び前記第３磁性層と接する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。 図２は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。 図３は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図４（ａ）～図４（ｄ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図５（ａ）～図５（ｃ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図６（ａ）～図６（ｃ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。 図７は、実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。 図８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。 図９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１０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。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）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。
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、各部分の厚さと幅との関係、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実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
図１（ａ）は、断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印ＡＲ１から見た平面図である。
図２は、第１実施形態に係る磁気記録装置を例示する模式的断面図である。
図２に示すように、実施形態に係る磁気記録装置２１０は、磁気ヘッド１１０と、電気回路２０Ｄと、を含む。磁気記録装置２１０は、磁気記録媒体８０を含んでも良い。磁気記録装置２１０において、少なくとも記録動作が行われる。記録動作において、磁気ヘッド１１０を用いて磁気記録媒体８０に情報が記録される。
磁気ヘッド１１０は、記録部６０を含む。後述するように、磁気ヘッド１１０は、再生部を含んでも良い。記録部６０は、第１磁極３１と、第２磁極３２と、積層体２０と、を含む。積層体２０は、第１磁極３１と第２磁極３２との間に設けられる。
例えば、第１磁極３１及び第２磁極３２は、磁気回路を形成する。第１磁極３１は、例えば、主磁極である。第２磁極３２は、例えば、トレーリングシールドである。第１磁極３１がトレーリングシールドで、第２磁極３２が主磁極でも良い。
磁気記録媒体８０から磁気ヘッド１１０への方向を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。Ｚ軸方向は、例えばハイト方向に対応する。Ｘ軸方向は、例えば、ダウントラック方向に対応する。Ｙ軸方向は、例えば、クロストラック方向に対応する。ダウントラック方向に沿って、磁気記録媒体８０と磁気ヘッド１１０とが相対的に移動する。磁気記録媒体８０の所望の位置に、磁気ヘッド１１０から生じる磁界（記録磁界）が印加される。磁気記録媒体８０の所望の位置の磁化が、記録磁界に応じた方向に制御される。これにより、磁気記録媒体８０に情報が記録される。
第１磁極３１から第２磁極３２への方向を第１方向Ｄ１とする。第１方向Ｄ１は、実質的にＸ軸方向に沿う。実施形態において、第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に対して、小さい角度で傾斜しても良い。
図２に示すように、コイル３０ｃが設けられる。この例では、コイル３０ｃの一部は、第１磁極３１と第２磁極３２との間にある。この例では、シールド３３が設けられている。Ｘ軸方向において、シールド３３と第２磁極３２との間に第１磁極３１がある。コイル３０ｃの別の一部が、シールド３３と第１磁極３１との間にある。これらの複数の要素の間に、絶縁部３０ｉが設けられる。シールド３３は、例えば、リーディングシールドである。磁気ヘッド１１０は、サイドシールド（図示しない）を含んでも良い。
図２に示すように、記録回路３０Ｄから、コイル３０ｃに記録電流Ｉｗが供給される。第１磁極３１から、記録電流Ｉｗに応じた記録磁界が磁気記録媒体８０に印加される。
図２に示すように、第１磁極３１は、媒体対向面３０Ｆを含む。媒体対向面３０Ｆは、例えば、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）である。媒体対向面３０Ｆは、例えば、磁気記録媒体８０に対向する。媒体対向面３０Ｆは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に沿う。
図２に示すように、電気回路２０Ｄが、積層体２０に電気的に接続される。この例では、積層体２０は、第１磁極３１及び第２磁極３２と電気的に接続される。磁気ヘッド１１０に、第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２が設けられる。第１端子Ｔ１は、第１配線Ｗ１及び第１磁極３１を介して積層体２０と電気的に接続される。第２端子Ｔ２は、第２配線Ｗ２及び第２磁極３２を介して積層体２０と電気的に接続される。電気回路２０Ｄから、例えば、電流（例えば、直流電流）が積層体２０に供給される。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、積層体２０は、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第３磁性層２３、第４磁性層２４、第１非磁性層４１、第２非磁性層４２、第３非磁性層４３、第４非磁性層４４及び第５非磁性層４５を含む。図１（ａ）及び図１（ｂ）においては、絶縁部３０ｉは省略されている。
第１磁性層２１は、第１磁極３１と第２磁極３２との間に設けられる。第２磁性層２２は、第２磁極３２と第１磁性層２１との間に設けられる。第３磁性層２３は、第２磁極３２と第２磁性層２２との間に設けられる。第４磁性層２４は、第２磁極３２と第３磁性層２３との間に設けられる。第１非磁性層４１は、第１磁性層２１と第１磁極３１との間に設けられる。第２非磁性層４２は、第２磁性層２２と第１磁性層２１との間に設けられる。第３非磁性層４３は、第３磁性層２３と第２磁性層２２との間に設けられる。第４非磁性層４４は、第４磁性層２４と第３磁性層２３との間に設けられる。第５非磁性層４５は、第２磁極３２と第４磁性層２４との間に設けられる。
例えば、第１非磁性層４１は、第１磁性層２１及び第１磁極３１と接して良い。第２非磁性層４２は、第２磁性層２２と第１磁性層２１と接して良い。第３非磁性層４３は、第３磁性層２３と第２磁性層２２と接して良い。第４非磁性層４２は、第４磁性層２４と第３磁性層２３と接して良い。第５非磁性層４５は、第２磁極３２及び第４磁性層２４と接して良い。
第１磁性層２１、第２磁性層２２、第３磁性層２３及び第４磁性層２４は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つ含む第１元素を含む。これらの磁性層は、例えば、ＦｅＣｏ合金などを含んで良い。
第１非磁性層４１は、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第５非磁性層４５は、例えば、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＷよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。このように、積層体２０において、第１非磁性層４１及び第５非磁性層４５は、非対称である。
１つの例において、第２非磁性層４２は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＷよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、第３非磁性層４３は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。別の例において、第２非磁性層４２は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、第３非磁性層４３は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＷよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。このように、積層体２０において、第２非磁性層４２及び第３非磁性層４３は、非対称で良い。第４非磁性層４４は、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
図１（ｂ）に示すように、このような積層体２０に電流ｉｃが供給される。電流ｉｃは、例えば、上記の電気回路２０Ｄから供給される。図１（ｂ）に示すように、電流ｉｃは、第１磁性層２１から第２磁性層２２への向きを有する。図１（ｂ）に示すように、電流ｉｃに伴う電子流ｊｅは、第２磁性層２２から第１磁性層２１への向きを有する。電流ｉｃの向きは、第１磁極３１から第２磁極３２への向きである。
例えば、しきい値以上の電流ｉｃが積層体２０を流れることで、積層体２０に含まれる磁性層の磁化が発振する。積層体２０は、例えばＳＴＯ（Spin-Torque Oscillator）として機能する。発振に伴い、積層体２０から交流磁界（例えば高周波磁界）が発生する。積層体２０で発生した交流磁界が磁気記録媒体８０に印加され、磁気記録媒体８０への書き込みがアシストされる。例えば、ＭＡＭＲ（Microwave Assisted Magnetic Recording）が実施可能である。
磁気ヘッド１１０においては、第１磁性層２１及び第３磁性層２３は、例えば、発振層として機能する。例えば、第１磁性層２１の磁化、及び、第３磁性層２３の磁化は、回転する。第２磁性層２２及び第４磁性層２４は、例えば、スピン注入層として機能する。１つの例において、第３磁性層２３に、第２磁性層２２及び第４磁性層２４からスピンが注入される。別の例において、第１磁性層２１に、第２磁性層２２からスピンが注入され、第３磁性層２３に、第４磁性層２４からスピンが注入される。
図１（ｂ）に示すように、第１方向Ｄ１（第１磁極３１から第２磁極３２への方向）に沿う第１磁性層２１の厚さを第１厚さｔ１とする。第１方向Ｄ１に沿う第２磁性層２２の厚さを第２厚さｔ２とする。第１方向Ｄ１に沿う第３磁性層２２の厚さを第３厚さｔ３とする。第１方向Ｄ１に沿う第４磁性層２４の厚さを第４厚さｔ４とする。実施形態において、第３厚さｔ３と第１厚さｔ１との差が小さい。例えば、第３厚さｔ３は、第１厚ｔ１さの０．５倍以上１．５倍以下である。これにより、後述するように、発振が得やすくなる。
第１方向Ｄ１に沿う第１非磁性層４１の厚さを厚さｔ４１とする。第１方向Ｄ１に沿う第２非磁性層４２の厚さを厚さｔ４２とする。第１方向Ｄ１に沿う第３非磁性層４３の厚さを厚さｔ４３とする。第１方向Ｄ１に沿う第４非磁性層４４の厚さを厚さｔ４４とする。第１方向Ｄ１に沿う第５非磁性層４５の厚さを厚さｔ４５とする。これらの厚さは、例えば、０．５ｎｍ以上６ｎｍ以下である。これらの厚さが０．５ｎｍ以上であることにより、例えば、磁気的な結合を小さくし易い。例えば、高い発振強度が得やすい。これらの厚さが６ｎｍ以下であることにより、例えば、積層体２０の厚さが抑制できる。例えば、第１磁極３１と第２磁極３２との間の距離（記録ギャップ）が小さくできる。これにより、高い記録密度が得易くなる。
以下、積層体２０における発振の挙動についてのシミュレーション結果の例について説明する。シミュレーションの第１モデル、及び、第２モデルにおいて、図１（ｂ）に示す構成が設けられる。すなわち、第１磁極３１、第２磁極３２、第１～第４磁性層２１～２４、及び、第１～第５非磁性層４１～４５が設けられる。第１、第３磁性層２１及び２３の物性値として、Ｆｅ７０Ｃｏ３０合金の物性値が用いられる。第２、第４磁性層２２及び２４の物性値として、ＦｅＮｉ合金の物性値が用いられる。この例では、ＦｅＮｉ合金は、Ｆｅ７８Ｎｉ２２である。第１厚さｔ１は、６．５ｎｍである。第２厚さｔ２は、３ｎｍである。第３厚さｔ３は、６．５ｎｍである。第４厚さｔ４は、３ｎｍである。厚さｔ４１～ｔ４５は、２ｎｍである。第１モデルにおいて、第１非磁性層４１、第３非磁性層４３及び第４非磁性層４４の物性値としてＣｕの物性値が用いられる。第２非磁性層４２及び第５非磁性層４５の物性値としてＴａの物性値が用いられる。第２モデルにおいて、第１非磁性層４１、第２非磁性層４２及び第４非磁性層４４の物性値としてＣｕの物性値が用いられる。第３非磁性層４３及び第５非磁性層４５の物性値としてＴａの物性値が用いられる。
シミュレーションの第３モデルにおいて、第２磁性層２２及び第３非磁性層４３が設けられず、第２非磁性層４２は、第３磁性層２３と接する。第３モデルにおけるこれ以外の構成は、第１モデルと同様である。これらのモデルにおいて、図１（ｂ）に例示する電流ｉｃが供給されたときの磁化の発振特性がシミュレーションされる。
図３は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図３の横軸は電流ｉｃ（相対値）である。縦軸は、発振強度ＯＳである。発振強度ＯＳは、第１磁性層２１の磁化の振動の振幅と第１厚さｔ１との積と、第３磁性層２３の磁化の振動の振幅と第３厚さｔ３との積と、の和である。発振強度ＯＳが高い場合に、例えば、ＭＡＭＲによる記録密度が向上し易い。
図３に示すように、電流ｉｃが小さい領域において、第１モデルＭＤ１の発振強度ＯＳ、及び、第２モデルＭＤ２の発振強度ＯＳは、第３モデルＭＤ３の発振強度ＯＳよりも高い。このように、第１～第４磁性層２１～２４を含むことで、高い発振強度ＯＳが得られることが分かった。これは、第２磁性層２２を加えることで、発振層（すなわち、第１磁性層２１または第３磁性層２３）へ注入されるスピンが増加することが原因していると考えられる。
実施形態によれば、例えば、高い発振強度ＯＳが得られる。より安定した発振が得られる。実施形態によれば、安定したＭＡＭＲが実施できる。記録密度の向上が可能な磁気ヘッドを提供できる。
図４（ａ）～図４（ｄ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図４（ａ）の横軸は、第１厚さｔ１である。図４（ａ）において、第２厚さｔ２は、３ｎｍであり、第３厚さｔ３は、１０ｎｍであり、第４厚さｔ４は、１ｎｍである。図４（ｂ）の横軸は、第２厚さｔ２である。図４（ｂ）において、第１厚さｔ１は、６ｎｍであり、第３厚さｔ３は、６ｎｍであり、第４厚さｔ４は、１ｎｍである。図４（ｃ）の横軸は、第３厚さｔ３である。図４（ｃ）において、第１厚さｔ１は、１０ｎｍであり、第２厚さｔ２は、３ｎｍであり、第４厚さｔ４は、１ｎｍである。図４（ｄ）の横軸は、第４厚さｔ４である。図４（ｄ）において、第１厚さｔ１は、８ｎｍであり、第２厚さｔ２は、８ｎｍであり、第３厚さｔ３は、５ｎｍである。これらの図において、積層体２０に供給される電流ｉｃは、１．２×１０８Ａ／ｃｍ２である。これらの図の縦軸は、発振強度ＯＳである。
図４（ａ）に示すように、第１厚さｔ１は、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、高い発振強度ＯＳが得られる。
図４（ｂ）に示すように、第２厚さｔ２が１ｎｍから１０ｎｍの範囲において、発振強度ＯＳは実質的に変化しない。例えば、第２厚さｔ２は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。第２厚さｔ２は薄くて良い。例えば、第２厚さｔ２は、例えば、１ｎｍ以上８ｎｍ以下でも良い。第２厚さｔ２が薄いことで、積層体２０の厚さが薄くなる。例えば、記録ギャップが小さくできる。これにより、高い記録密度が得易くなる。例えば、第２厚さｔ２は、３ｎｍ以下でも良い。例えば、第２厚さｔ２は、２ｎｍ以下でも良い。
図４（ｃ）に示すように、第３厚さｔ３は、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、高い発振強度ＯＳが得られる。
図４（ｄ）に示すように、第４厚さｔ４は、５ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、高い発振強度ＯＳが得られる。第４厚さｔ４は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
図５（ａ）～図５（ｃ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図５（ａ）の横軸は、比Ｒ２１である。比Ｒ２１は、第２厚さｔ２の第１厚さｔ１に対する比である。図５（ｂ）の横軸は、比Ｒ３１である。比Ｒ３１は、第３厚さｔ３の第１厚さｔ１に対する比である。図５（ｃ）の横軸は、比Ｒ４１である。比Ｒ４１は、第４厚さｔ４の第１厚さｔ１に対する比である。図５（ａ）において、比Ｒ３１は１であり、比Ｒ４１は０．１７である。図５（ｂ）において、比Ｒ２１は０．３であり、比Ｒ４１は０．１である。図５（ｃ）において、比Ｒ２１は０．７であり、比Ｒ３１は１である。
図５（ａ）に示すように、比Ｒ２１が０．２～１．５の範囲において、発振強度ＯＳは実質的に変化しない。比Ｒ２１は、低いことが好ましい。記録ギャップを小さくし易い。例えば、第２厚さｔ２は、例えば、第１厚さｔ１未満であることが好ましい。例えば、第２厚さｔ２は、例えば、第１厚さｔ１の０．７５倍以下であることが好ましい。第２厚さｔ２は、例えば、第１厚さｔ１の０．５倍以下でも良い。例えば、記録ギャップを小さくし易い。例えば、高い記録密度が得やすい。
図５（ｂ）に示すように、比Ｒ３１は、１に近いことが好ましい。これにより、高い発振強度ＯＳが得られる。例えば、第３厚さｔ３は、第１厚さｔ１の０．５倍以上１．５倍以下であることが好ましい。例えば、第３厚さｔ３は、第１厚さｔ１の０．８倍以上１．２５倍以下でも良い。高い発振強度ＯＳが得られる。
図５（ｃ）に示すように、比Ｒ４１は、低いことが好ましい。これにより、高い発振強度ＯＳが得られる。例えば、第４厚さｔ４は、第１厚さｔ１未満であることが好ましい。例えば、第４厚さｔ４は、第１厚さｔ１の０．７倍以下であることが好ましい。例えば、第４厚さｔ４は、第１厚さｔ１の０．５倍以下でも良い。高い発振強度ＯＳが得られる。
図６（ａ）～図６（ｃ）は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
図６（ａ）の横軸は、比Ｒ２３である。比Ｒ２３は、第２厚さｔ２の第３厚さｔ３に対する比である。図６（ｂ）の横軸は、比Ｒ４３である。比Ｒ４３は、第４厚さｔ４の第３厚さｔ３に対する比である。図５（ｃ）の横軸は、比Ｒ４２である。比Ｒ４２は、第４厚さｔ４の第２厚さｔ２に対する比である。図６（ａ）において、比Ｒ３１は１であり、比Ｒ４１は０．１７である。図６（ｂ）において、比Ｒ２１は０．５であり、比Ｒ３１は０．７である。図６（ｃ）において、比Ｒ３１は１であり、比Ｒ２１は０．３８である。
図６（ａ）に示すように、比Ｒ２３が０．２～１．５の範囲において、発振強度ＯＳは実質的に変化しない。比Ｒ２３は、低いことが好ましい。記録ギャップを小さくし易い。例えば、第２厚さｔ２は、例えば、第３厚さｔ３未満であることが好ましい。例えば、第２厚さｔ２は、例えば、第３厚さｔ３の０．７５倍以下であることが好ましい。第２厚さｔ２は、例えば、第３厚さｔ３の０．５倍以下でも良い。例えば、記録ギャップを小さくし易い。例えば、高い記録密度が得やすい。
図６（ｂ）に示すように、比Ｒ４３は、低いことが好ましい。これにより、高い発振強度ＯＳが得られる。例えば、第４厚さｔ４は、第３厚さｔ３未満であることが好ましい。例えば、第４厚さｔ４は、第３厚さｔ３の０．７倍以下であることが好ましい。例えば、第４厚さｔ４は、第３厚さｔ３の０．５倍以下でも良い。高い発振強度ＯＳが得られる。
図６（ｃ）に示すように、比Ｒ４２は、低いことが好ましい。これにより、高い発振強度ＯＳが得られる。例えば、第４厚さｔ４は、第２厚さｔ２の１．５倍以下であることが好ましい。例えば、第４厚さｔ４は、第２厚さｔ２以下でも良い。高い発振強度ＯＳが得られる。
上記のように、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第３磁性層２３及び第４磁性層２４は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つ含む第１元素を含む。実施形態において、例えば、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第３磁性層２３及び第４磁性層２４は、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｃよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第２元素を実質的に含まない。または、第１磁性層２１、第２磁性層２２、第３磁性層２３及び第４磁性層２４における第２元素の濃度は、１０ａｔｍ％未満である。例えば、第１～第４磁性層２１～２４は、例えば、正の分極を有する。このような磁性層において、安定した発振が得やすい。
図４（ａ）～図４（ｄ）、図５（ａ）～図５（ｃ）、及び、図６（ａ）～図６（ｃ）は、第１モデルＭＤ１における特性のシミュレーション結果の例である。第２モデルＭＤ２において、上記と同様の傾向が得られる。
実施形態において、第１磁極３１は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ複数の磁性領域を含んでも良い。第２磁極３２は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ複数の磁性領域を含んでも良い。複数の磁性領域の間の境界は、明確でも不明確でも良い。例えば、複数の磁性領域は、連続している。
以下、実施形態に係る磁気記録装置２１０に含まれる磁気ヘッド及び磁気記録媒体８０の例について説明する。
図７は、実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。
図７に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド（例えば、磁気ヘッド１１０）において、第１磁極３１から第２磁極３２への第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に対して傾斜しても良い。第１方向Ｄ１は、積層体２０の積層方向に対応する。Ｘ軸方向は、媒体対向面３０Ｆに沿う。第１方向Ｄ１と媒体対向面３０Ｆとの間の角度の絶対値を角度θ１とする。角度θ１は、例えば、１５度以上３０度以下である。角度θ１は、０度でも良い。
第１方向Ｄ１が、Ｘ軸方向に対して傾斜する場合、層の厚さは、第１方向Ｄ１に沿う長さに対応する。第１方向Ｄ１がＸ軸方向に対して傾斜する構成は、実施形態係る任意の磁気ヘッドに適用されて良い。例えば、第１磁極３１と積層体２０との界面、及び、積層体２０と第２磁極３２との界面は、Ｘ軸方向に対して傾斜しても良い。
以下、実施形態に係る磁気記録装置２１０に含まれる磁気ヘッド及び磁気記録媒体８０の例について説明する。
図８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。
図８に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド（例えば、磁気ヘッド１１０）は、磁気記録媒体８０と共に用いられる。この例では、磁気ヘッド１１０は、記録部６０及び再生部７０を含む。磁気ヘッド１１０の記録部６０により、磁気記録媒体８０に情報が記録される。再生部７０により、磁気記録媒体８０に記録された情報が再生される。
磁気記録媒体８０は、例えば、媒体基板８２と、媒体基板８２の上に設けられた磁気記録層８１と、を含む。磁気記録層８１の磁化８３が記録部６０により制御される。
再生部７０は、例えば、第１再生磁気シールド７２ａ、第２再生磁気シールド７２ｂ、及び磁気再生素子７１を含む。磁気再生素子７１は、第１再生磁気シールド７２ａと第２再生磁気シールド７２ｂとの間に設けられる。磁気再生素子７１は、磁気記録層８１の磁化８３に応じた信号を出力可能である。
図８に示すように、磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５の方向に、磁気ヘッド１１０に対して相対的に移動する。磁気ヘッド１１０により、任意の位置において、磁気記録層８１の磁化８３に対応する情報が制御される。磁気ヘッド１１０により、任意の位置において、磁気記録層８１の磁化８３に対応する情報が再生される。
図９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９は、ヘッドスライダを例示している。
磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ１５９に設けられる。ヘッドスライダ１５９は、例えばＡｌ２Ｏ３／ＴｉＣなどを含む。ヘッドスライダ１５９は、磁気記録媒体の上を、浮上または接触しながら、磁気記録媒体に対して相対的に運動する。
ヘッドスライダ１５９は、例えば、空気流入側１５９Ａ及び空気流出側１５９Ｂを有する。磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ１５９の空気流出側１５９Ｂの側面などに配置される。これにより、磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体に対して相対的に運動する。
図１０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。
図１０に示すように、実施形態に係る磁気記録装置１５０においては、ロータリーアクチュエータが用いられる。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ１８０Ｍに装着される。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ１８０Ｍにより矢印ＡＲの方向に回転する。スピンドルモータ１８０Ｍは、駆動装置制御部からの制御信号に応答する。本実施形態に係る磁気記録装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。磁気記録装置１５０は、記録媒体１８１を含んでもよい。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。例えば、磁気記録装置１５０は、ハイブリッドＨＤＤ（Hard Disk Drive）でも良い。
ヘッドスライダ１５９は、記録用媒体ディスク１８０に記録する情報の、記録及び再生を行う。ヘッドスライダ１５９は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に設けられる。ヘッドスライダ１５９の先端付近に、実施形態に係る磁気ヘッドが設けられる。
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１５９の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力と、がバランスする。ヘッドスライダ１５９の媒体対向面と、記録用媒体ディスク１８０の表面と、の間の距離が、所定の浮上量となる。実施形態において、ヘッドスライダ１５９は、記録用媒体ディスク１８０と接触しても良い。例えば、接触走行型が適用されても良い。
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、ボビン部などを有する。ボビン部は、駆動コイルを保持する。アーム１５５の他端には、ボイスコイルモータ１５６が設けられる。ボイスコイルモータ１５６は、リニアモータの一種である。ボイスコイルモータ１５６は、例えば、駆動コイル及び磁気回路を含む。駆動コイルは、アーム１５５のボビン部に巻かれる。磁気回路は、永久磁石及び対向ヨークを含む。永久磁石と対向ヨークとの間に、駆動コイルが設けられる。サスペンション１５４は、一端と他端とを有する。磁気ヘッドは、サスペンション１５４の一端に設けられる。アーム１５５は、サスペンション１５４の他端に接続される。
アーム１５５は、ボールベアリングによって保持される。ボールベアリングは、軸受部１５７の上下の２箇所に設けられる。アーム１５５は、ボイスコイルモータ１５６により回転及びスライドが可能である。磁気ヘッドは、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１１（ａ）及び図１１（ｂ）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１１（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。図１１（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１１（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から延びる。支持フレーム１６１は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１の延びる方向は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の延びる方向とは逆である。支持フレーム１６１は、ボイスコイルモータ１５６のコイル１６２を支持する。
図１１（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１５９が設けられる。ヘッドスライダ１５９に、実施形態に係る磁気ヘッドが設けられる。
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、磁気ヘッドが設けられたヘッドスライダ１５９と、サスペンション１５４と、アーム１５５と、を含む。ヘッドスライダ１５９は、サスペンション１５４の一端に設けられる。アーム１５５は、サスペンション１５４の他端と接続される。
サスペンション１５４は、例えば、信号の記録及び再生用のリード線（図示しない）を有する。サスペンション１５４は、例えば、浮上量調整のためのヒーター用のリード線（図示しない）を有しても良い。サスペンション１５４は、例えばスピントランスファ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、磁気ヘッドに設けられた複数の電極と、が電気的に接続される。
磁気記録装置１５０において、信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。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接続される。
実施形態に係る磁気記録装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドと、可動部と、位置制御部と、信号処理部と、を含む。可動部は、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する。位置制御部は、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。信号処理部は、磁気ヘッドを用いた磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。
例えば、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、例えば、ヘッドスライダ１５９を含む。上記の位置制御部は、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含む。
実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んでも良い。
（構成１）
第１磁極と、
第２磁極と、
前記第１磁極と前記第２磁極との間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
第１磁性層と、
前記第２磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第２磁性層と、
前記第２磁極と前記第２磁性層との間に設けられた第３磁性層と、
前記第２磁極と前記第３磁性層との間に設けられた第４磁性層と、
前記第１磁性層と前記第１磁極との間に設けられた第１非磁性層と、
前記第２磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第２非磁性層と、
前記第３磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第３非磁性層と、
前記第４磁性層と前記第３磁性層との間に設けられた第４非磁性層と、
前記第２磁極と前記第４磁性層との間に設けられた第５非磁性層と、
を含み、
前記第２非磁性層は、前記第２磁性層及び前記第１磁性層と接し、
前記第３非磁性層は、前記第３磁性層及び前記第２磁性層と接し、
前記第４非磁性層は、前記第４磁性層及び前記第３磁性層と接した、磁気ヘッド。
（構成２）
前記第１非磁性層は、前記第１磁性層及び前記第１磁極と接した、構成１記載の磁気ヘッド。
（構成３）
前記第５非磁性層は、前記第２磁極及び前記第４磁性層と接した、構成２記載の磁気ヘッド。
（構成４）
前記第５非磁性層は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＷよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１～３のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成５）
前記第１非磁性層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成４記載の磁気ヘッド。
（構成６）
前記第４非磁性層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成３または４に記載の磁気ヘッド。
（構成７）
前記第２非磁性層はＲｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＷよりなる群から選択された少なくとも１つを含み前記第３非磁性層はＣｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、または、
前記第２非磁性層はＣｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含み前記第３非磁性層はＲｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＷよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１～６のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成８）
前記第１磁極から前記第２磁極への第１方向に沿う前記第３磁性層の第３厚さは、前記第１方向に沿う前記第１磁性層の前記第１厚さの０．５倍以上１．５倍以下である、構成１～７のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成９）
前記第３厚さは、前記第１厚さの０．８倍以上１．２５倍以下である、構成８記載の磁気ヘッド。
（構成１０）
前記第１方向に沿う前記第４磁性層の第４厚さは、前記第１厚さ未満であり、
前記第４厚さは、前記第３厚さ未満である、構成８または９に記載の磁気ヘッド。
（構成１１）
前記第１方向に沿う前記第４磁性層の第４厚さは、前記第１厚さの０．７倍以下であり、
前記第４厚さは、前記第３厚さの０．７倍以下である、構成８または９に記載の磁気ヘッド。
（構成１２）
前記第１方向に沿う前記第２磁性層の第２厚さは、前記第１厚さ未満であり、
前記第２厚さは、前記第３厚さ未満である、構成８～１１のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１３）
前記第１方向に沿う前記第２磁性層の第２厚さは、前記第１厚さの０．７５倍以下であり、
前記第２厚さは、前記第３厚さの０．７５倍以下である、構成８～１１のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１４）
前記第１方向に沿う前記第４磁性層の第４厚さは、前記第１方向に沿う前記第２磁性層の第２厚さの１．５倍以下である、構成８～９のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１５）
前記第１方向に沿う前記第４磁性層の第４厚さは、前記第１方向に沿う前記第２磁性層の第２厚さ以下である、構成８～９のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１６）
前記第１方向に沿う前記第２磁性層の厚さは、１ｎｍ以上８ｎｍ以下である、構成８～１５のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１７）
前記第１方向に沿う前記第４磁性層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である、構成８～１６のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１８）
前記第１厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、
前記第３厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、構成８～１７のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
（構成１９）
構成１～１８のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
電気回路と、
を備え、
前記電気回路は、前記積層体に電流を供給可能であり、
前記電流は、前記第１磁性層から前記第２磁性層への向きを有する、磁気記録装置。
（構成２０）
前記電気回路が、前記積層体に電流を供給したときに、
前記積層体から交流磁界が生じる、構成１９記載の磁気記録装置。
実施形態によれば、記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録装置が提供できる。
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、磁気ヘッドに含まれる、磁極、積層体、磁性層、非磁性層、及び配線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。
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ヘッド及び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ヘッド及び磁気記録装置も、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。
２０…積層体、 ２０Ｄ…電気回路、 ２１～２４…第１～第４磁性層、 ３０Ｄ…記録回路、 ３０Ｆ…媒体対向面、 ３０ｃ…コイル、 ３０ｉ…絶縁部、 ３１、３２…第１、第２磁極、 ３３…シールド、 ４１～４５…第１～第５非磁性層、 ６０…記録部、 ７０…再生部、 ７１…磁気再生素子、 ７２ａ、７２ｂ…第１、第２再生磁気シールド、 ８０…磁気記録媒体、 ８１…磁気記録層、 ８２…媒体基板、 ８３…磁化、 ８５…媒体移動方向、 θ１…角度、 １１０…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、 １５７…軸受部、 １５８…ヘッドジンバルアセンブリ、 １５９…ヘッドスライダ、 １５９Ａ…空気流入側、 １５９Ｂ…空気流出側、 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、 １８０Ｍ…スピンドルモータ、 １８１…記録媒体、 １９０…信号処理部、 ２１０…磁気記録装置、 ＡＲ、ＡＲ１…矢印、 Ｄ１…第１方向、 Ｈ１…磁界、 Ｉｗ…記録電流、 ＯＳ…発振強度、 ＭＤ１～ＭＤ３…第１～第３モデル、 ＯＳ…発振強度、 Ｒ２１、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３…比、 Ｔ１、Ｔ２…第１、第２端子、 Ｗ１、Ｗ２…第１、第２配線、 ｉｃ…電流、 ｊｅ…電子流、 ｔ１～ｔ４…第１～第４厚さ、 ｔ４１～ｔ４５…厚さ

Claims (10)

  1. 第１磁極と、
    第２磁極と、
    前記第１磁極と前記第２磁極との間に設けられた積層体と、
    を備え、
    前記積層体は、
    第１磁性層と、
    前記第２磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第２磁性層と、
    前記第２磁極と前記第２磁性層との間に設けられた第３磁性層と、
    前記第２磁極と前記第３磁性層との間に設けられた第４磁性層と、
    前記第１磁性層と前記第１磁極との間に設けられた第１非磁性層と、
    前記第２磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第２非磁性層と、
    前記第３磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第３非磁性層と、
    前記第４磁性層と前記第３磁性層との間に設けられた第４非磁性層と、
    前記第２磁極と前記第４磁性層との間に設けられた第５非磁性層と、
    を含み、
    前記第２非磁性層は、前記第２磁性層及び前記第１磁性層と接し、
    前記第３非磁性層は、前記第３磁性層及び前記第２磁性層と接し、
    前記第４非磁性層は、前記第４磁性層及び前記第３磁性層と接し、
    前記第２非磁性層は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＷよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
    前記第３非磁性層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
    前記第４非磁性層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、磁気ヘッド。
  2. 第１磁極と、
    第２磁極と、
    前記第１磁極と前記第２磁極との間に設けられた積層体と、
    を備え、
    前記積層体は、
    第１磁性層と、
    前記第２磁極と前記第１磁性層との間に設けられた第２磁性層と、
    前記第２磁極と前記第２磁性層との間に設けられた第３磁性層と、
    前記第２磁極と前記第３磁性層との間に設けられた第４磁性層と、
    前記第１磁性層と前記第１磁極との間に設けられた第１非磁性層と、
    前記第２磁性層と前記第１磁性層との間に設けられた第２非磁性層と、
    前記第３磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第３非磁性層と、
    前記第４磁性層と前記第３磁性層との間に設けられた第４非磁性層と、
    前記第２磁極と前記第４磁性層との間に設けられた第５非磁性層と、
    を含み、
    前記第２非磁性層は、前記第２磁性層及び前記第１磁性層と接し、
    前記第３非磁性層は、前記第３磁性層及び前記第２磁性層と接し、
    前記第４非磁性層は、前記第４磁性層及び前記第３磁性層と接し、
    前記第２非磁性層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
    前記第３非磁性層は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＷよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、
    前記第４非磁性層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、磁気ヘッド。
  3. 前記第１非磁性層は、前記第１磁性層及び前記第１磁極と接し、
    前記第５非磁性層は、前記第２磁極及び前記第４磁性層と接した、請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
  4. 前記第５非磁性層は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＷよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１～３のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
  5. 前記第１非磁性層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項４に記載の磁気ヘッド。
  6. 前記第１磁極から前記第２磁極への第１方向に沿う前記第３磁性層の第３厚さは、前記第１方向に沿う前記第１磁性層の第１厚さの０．５倍以上１．５倍以下である、請求項１～５のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
  7. 前記第１方向に沿う前記第４磁性層の第４厚さは、前記第１厚さの０．７倍以下であり、
    前記第４厚さは、前記第３厚さの０．７倍以下である、請求項６記載の磁気ヘッド。
  8. 前記第１方向に沿う前記第２磁性層の第２厚さは、前記第１厚さの０．７５倍以下であり、
    前記第２厚さは、前記第３厚さの０．７５倍以下である、請求項７に記載の磁気ヘッド。
  9. 前記第１方向に沿う前記第４厚さは、前記第２厚さの１．５倍以下である、請求項８に記載の磁気ヘッド。
  10. 請求項１～９のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
    電気回路と、
    を備え、
    前記電気回路は、前記積層体に電流を供給可能であり、
    前記電流は、前記第１磁性層から前記第２磁性層への向きを有する、磁気記録装置。
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