WO2010016296A1 - 磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置 - Google Patents

磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置 Download PDF

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WO2010016296A1
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layer
shield
magnetic recording
recording head
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PCT/JP2009/056566
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真理子 清水
仁志 岩崎
健一郎 山田
克彦 鴻井
雅幸 高岸
知己 船山
雅弘 高下
壮一 及川
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株式会社 東芝
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Definitions

  • the present invention relates to a magnetic recording head, a magnetic head assembly, and a magnetic recording apparatus.
  • a "high frequency magnetic field assisted recording method” has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • a high frequency magnetic field assisted recording method a high frequency magnetic field near the resonance frequency of the magnetic recording medium, which is sufficiently higher than the recording signal frequency, is locally applied to the medium.
  • the medium resonates, and the coercivity (Hc) of the medium at the portion to which the high frequency magnetic field is applied becomes half or less of the original coercivity.
  • Hc coercivity
  • Ku magnetic anisotropic energy
  • the spin torque oscillator includes a spin injection layer, an intermediate layer, a magnetic layer, and an electrode.
  • the magnetization of the magnetic layer causes ferromagnetic resonance due to the spin torque generated by the spin injection layer.
  • a high frequency magnetic field is generated from the spin torque oscillator.
  • the generated high frequency magnetic field is localized in a region of about several tens of nanometers near the spin torque oscillator. Furthermore, the in-plane component of the high frequency magnetic field makes it possible to efficiently resonate the perpendicularly magnetized medium, and it is possible to significantly reduce the coercivity of the medium. As a result, high density magnetic recording is performed only at the portion where the recording magnetic field by the main pole and the high frequency magnetic field by the spin torque oscillator are superimposed, and a medium of high coercivity (Hc) and high magnetic anisotropic energy (Ku) is obtained. It becomes possible to use. Therefore, the problem of thermal fluctuation during high density recording can be avoided.
  • Hc high coercivity
  • Ku magnetic anisotropic energy
  • the spin torque oscillator and the main magnetic pole are brought close to each other, the in-plane high frequency magnetic field and the recording magnetic field are efficiently superimposed in the medium, and the oscillation frequency of the spin torque oscillator is the medium resonance frequency. It is important to make them approximately equal.
  • a large magnetic field of several kOe to 20 kOe is applied from the main pole to the spin torque oscillator during writing, and the oscillation frequency of the spin torque oscillator and the generated magnetic field strength are written It changes according to the direction of the magnetic field (recording magnetic field). For this reason, it is required to provide a magnetic head provided with a spin torque oscillator capable of canceling out the influence of the magnetic field generated from the main pole and a magnetic recording apparatus using the same.
  • the present invention provides a highly efficient magnetic recording head, a magnetic head assembly, and a magnetic recording device that shortens the inversion time of the spin injection layer and operates stably.
  • a laminated structure provided between a main pole, a shield provided opposite to the main pole, and the main pole and the shield, from the main pole A first magnetic layer having a coercivity smaller than an applied magnetic field, a second magnetic layer having a film surface size larger than the first magnetic layer, the first magnetic layer, and the second magnetic layer.
  • a magnetic recording head comprising: a laminated structure having an intermediate layer made of a nonmagnetic material and provided between the magnetic recording layer and the magnetic layer.
  • a laminated structure provided between a main pole, a shield provided opposite to the main pole, and the main pole and the shield.
  • a magnetic head assembly comprising: a suspension; and an actuator arm connected to the other end of the suspension.
  • a laminated structure provided between a magnetic recording medium, a main pole, a shield provided opposite to the main pole, and the main pole and the shield.
  • a first magnetic layer having a coercivity smaller than a magnetic field applied from the main pole, a second magnetic layer having a film surface size larger than the first magnetic layer, and
  • a magnetic head assembly having a suspension having a slider mounted at one end, and an actuator arm connected to the other end of the suspension, and the magnetic recording head mounted using the magnetic head assembly.
  • the magnetic recording apparatus characterized by comprising a signal processing unit for writing and reading signals to the recording medium.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a magnetic recording head according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a head slider on which the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention is mounted.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a spin torque oscillator used in the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view illustrating the operation of the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is another schematic perspective view illustrating the operation of the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention;
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in the order of steps illustrating the method of manufacturing the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a magnetic recording head according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a head slider on which the magnetic
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in the order of steps, illustrating another method of manufacturing the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic view illustrating the configuration of part of the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a schematic side view illustrating the configuration of a magnetic recording head according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a schematic view illustrating the configuration of a part of another magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic side view illustrating the configuration of another magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing a modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a magnetic recording head according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic side view illustrating the configuration of a magnetic recording head according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 14 is a schematic side view illustrating the configuration of another magnetic recording head according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing a modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a magnetic recording head according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view illustrating the configuration and operation of a spin torque oscillator used in a magnetic recording head according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic plan view illustrating the configuration of a magnetic recording head according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a magnetic recording device according to a fifth embodiment of the invention;
  • FIG. 21 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a part of a magnetic recording device according to a fifth embodiment of the invention;
  • FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a magnetic recording medium of a magnetic recording device according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view illustrating the configuration of another magnetic recording medium of the magnetic recording device according to the embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a head slider on which the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention is mounted.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a spin torque oscillator used in the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • the magnetic recording head 51 according to the first embodiment of the present invention has a write head unit 60.
  • the write head unit 60 is provided with a main magnetic pole 61, a shield (return path) 62, and a spin torque oscillator 10.
  • a spin torque oscillator 10 an oscillation layer (first magnetic layer) 10a, an intermediate layer 22, and a spin injection layer (second magnetic layer) 30 are stacked.
  • the intermediate layer 22 can be formed of a nonmagnetic material such as Cu.
  • an exciting coil 63 for generating the recording magnetic field Hr from the main magnetic pole 61 is provided.
  • the exciting coil 63 is provided on the side surface of the main pole 61, but the exciting coil 63 may be provided in the back gap portion between the main pole 61 and the shield 62.
  • the read head unit 70 can be further provided in the magnetic recording head 51 according to the present embodiment.
  • the read head unit 70 includes a first magnetic shield layer 72a, a second magnetic shield layer 72b, and a magnetic read element 71 provided between the first magnetic shield layer 72a and the second magnetic shield layer 72b.
  • a GMR element As the magnetic reproducing element 71, a GMR element, a TMR (Tunnel Magneto-Resistive effect) element, or the like can be used.
  • the magnetic reproducing element 71 is disposed between the two magnetic shield layers, that is, the first and second magnetic shield layers 72a and 72b, in order to increase the reproduction resolution.
  • the magnetic recording medium 80 is placed to face the medium facing surface of the magnetic recording head 51.
  • the main magnetic pole 61 applies a recording magnetic field Hr to the magnetic recording medium 80.
  • the medium facing surface of the magnetic recording head 51 can be a medium facing surface 61s, which is the main surface of the main pole 61 facing the magnetic recording medium 80 installed to the magnetic recording head 51.
  • the magnetic recording head 51 is mounted on the head slider 3.
  • the head slider 3 is made of, for example, Al 2 O 3 / TiC, etc., and is designed and manufactured so as to move relative to the magnetic recording medium 80 such as a magnetic disk while floating or contacting.
  • the head slider 3 has an air inflow side 3A and an air outflow side 3B, and the magnetic recording head 51 is disposed on a side surface or the like of the air outflow side 3B.
  • the magnetic recording head 51 mounted on the head slider 3 moves relative to the magnetic recording medium 80 while floating or contacting the magnetic recording medium 80.
  • the magnetic recording medium 80 has a medium substrate 82 and a magnetic recording layer 81 provided thereon.
  • the magnetization 83 of the magnetic recording layer 81 is controlled in a predetermined direction by the magnetic field applied from the write head unit 60, and writing is performed. At this time, the magnetic recording medium 80 moves relative to the magnetic recording head 51 in the medium moving direction 85.
  • the read head unit 70 reads the direction of magnetization of the magnetic recording layer 81.
  • the stacking direction of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 is taken as the X-axis direction
  • the direction perpendicular to the surface of the main pole 61 facing the magnetic recording medium 80 is Z.
  • a direction perpendicular to the X-axis direction and the Z-axis direction is taken as a Y-axis direction. That is, the X-axis direction is the track advancing direction, the Y-axis direction is the track width direction, and the Z-axis direction is the medium surface perpendicular direction.
  • the spin torque oscillator 10 has the laminated structure 25 having the oscillation layer 10a, the spin injection layer 30, and the intermediate layer 22 provided between the oscillation layer 10a and the spin injection layer 30. .
  • the oscillation layer 10a is disposed on the main magnetic pole 61 side, and the spin injection layer 30 is disposed on the shield 62 side. That is, although the order of the main magnetic pole 61, the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, the spin injection layer 30, and the shield 62 is described, the arrangement may be reversed as described later. That is, the main magnetic pole 61, the spin injection layer 30, the intermediate layer 22, the oscillation layer 10a, and the shield 62 may be arranged in this order.
  • the magnetic recording head 51 will be described as having the order of the main magnetic pole 61, the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, the spin injection layer 30, and the shield 62. That is, in this specific example, in order to efficiently superimpose the recording magnetic field Hr and the high frequency magnetic field Hac, the oscillation layer 10a and the main magnetic pole 61 are disposed so as to be close to each other.
  • Cu can be used as the intermediate layer 22.
  • an alternate lamination artificial lattice such as Co / Ni, Co / Pt, Co / Pd or the like, which is known to be vertically aligned on the base of Cu of the intermediate layer 22, or CoFeB / CoPt laminated (CoFeB is an underlayer) or FePt can be used.
  • a pair of electrodes ie, a first electrode 41 on the oscillation layer 10 a side and a second electrode 42 on the spin injection layer 30 side, are provided on both sides of the lamination surface of the lamination structure 25.
  • each of the first and second electrodes 41 and 42 can be shared by, for example, either the main magnetic pole 61 or the shield 62.
  • the main magnetic pole 61 and the first electrode 41 are used in common, and the shield 62 and the second electrode 42 are used in common.
  • the laminated structure 25 can be supplied with current by the first electrode 41 (or the main magnetic pole 61) and the second electrode 42 (or the shield 62).
  • current can be supplied to the laminate structure 25 through at least one of the shield 62 and the main magnetic pole 61.
  • the coercivity of the coercivity of the oscillation layer 10 a is smaller than the magnetic field applied from the main magnetic pole 61.
  • the coercive force of the spin injection layer 30 can be set smaller than the magnetic field applied from the main magnetic pole 61.
  • the spin injection layer 30 and the shield 62 may be exchange coupled. That is, the spin injection layer 30 and the shield 62 may be integrated by exchange coupling by being stacked directly or via a nonmagnetic layer such as Cu of 3 nm or less.
  • the drive electron flow Ie in the direction from the oscillation layer 10a to the spin injection layer 30 via the first and second electrodes 41 and 42 (or a conductor shared with them).
  • the high frequency magnetic field can be generated from the oscillation layer 10a by flowing the
  • the driving current density is preferably 5 ⁇ 10 7 A / cm 2 to 1 ⁇ 10 9 A / cm 2 , and is appropriately adjusted to achieve a desired oscillation state.
  • a current can be supplied from the spin injection layer (second magnetic layer) 30 to the oscillation layer 10 a (first magnetic layer).
  • FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating the operation of the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is another schematic perspective view illustrating the operation of the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention. 4 illustrates the case where a magnetic field is applied from the main pole 61 toward the shield 62, and FIG. 5 illustrates the case where a magnetic field is applied from the shield 62 toward the main pole 61.
  • the shield 62 is omitted in these figures.
  • the external magnetic field H ext generated by the main magnetic pole 61 is a magnetic field in the direction from the main magnetic pole 61 toward the shield 62
  • the external magnetic field H ext from the main magnetic pole 61 is of the spin injection layer 30.
  • the spin injection layer 30 is magnetized in the positive direction (that is, in the positive direction of the X-axis) due to the coercive force being larger, or by exchange coupling between the shield 62 and the spin injection layer 30.
  • the drive electron flow Ie to flow from the oscillation layer 10a to the spin injection layer 30
  • electrons having spins in the opposite direction to the spin injection layer 30 are injected with the intermediate layer 22 and the spin injection.
  • the effective magnetic field A2 and the spin torque A1 are balanced in the oscillation layer 10a by the action of spin torque due to the spin angular momentum of the electrons being transferred to the magnetization of the oscillation layer 10a, and the oscillation layer 10a causes precession motion and oscillation Do. As a result, a high frequency magnetic field Hac is generated.
  • the external magnetic field H ext generated in the main pole 61 is a magnetic field in the direction from the shield 62 toward the main pole 61 in the state where no current flows. Since the external magnetic field H ext from the main pole 61 is larger than the coercivity of the spin injection layer 30, the spin injection layer 30 is magnetized in the negative direction (that is, the negative direction of the X axis). As a result, in the oscillation layer 10a, the effective magnetic field A2 and the spin torque A1 are balanced, and the oscillation layer 10a oscillates. Also in this case, the magnetization oscillates in the oscillation layer 10a by the action of the spin torque from the spin injection layer 30, as in FIG. As a result, a high frequency magnetic field Hac is generated.
  • the magnetic recording head 51 regardless of the direction of the recording magnetic field Hr generated by the main magnetic pole 61, the magnetic field direction that the main magnetic pole 61 applies to the spin torque oscillator 10 and the magnetization Mz direction of the oscillation layer 10a.
  • the magnetization Mz direction of the spin injection layer 30 is substantially parallel, and neither the oscillation frequency nor the generated magnetic field changes in the oscillation layer 10a. This enables stable high frequency magnetic field assisted recording.
  • said "substantially parallel” also includes the inclination of several degrees.
  • the dimension in the track width direction dimension in the Y-axis direction
  • the dimension in the direction perpendicular to the medium facing surface It is desirable to equalize (dimension in the Z-axis direction).
  • the area of the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the area of the film surface of the oscillation layer 10 a.
  • the spin injection layer 30 is provided close to the shield 62.
  • the film surface of the spin injection layer 30 has a shape equal to or smaller than the film surface of the shield 62. That is, the size of the film surface of the spin injection layer 30 facing the shield is equal to or smaller than the size of the film surface of the shield 62 facing the main pole.
  • the "film surface” refers to an atomic deposition surface at the time of film formation.
  • a film to be a stacked structure is formed on a film to be a main pole 61, and a film to be a shield 62 is further formed on a film to be a stacked structure.
  • the film surface has unevenness that reflects the unevenness of the base film and the substrate. If the undercoat film or the substrate is a flat surface, the film surface is a surface parallel to the flat surface, and if it is a surface having an inclined shape or unevenness, the film surface is a surface having the inclined shape or unevenness It is a plane along.
  • the size of the film surface of the spin injection layer 10 may be larger than the film surface of the oscillation layer 10 a and may be equal to the surface of the shield 62 facing the main magnetic pole 61, and the main magnetic pole 61 of the shield 62. It may be smaller than the surface opposite to.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is set to be larger than that of the oscillation layer 10a.
  • the laminated structure 25 consisting of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22 and the spin injection layer 30 is formed by patterning after batch formation, and is formed by patterning the cross section of the spin injection layer 30 (a plane parallel to the film surface
  • the shape is the same as that of the oscillation layer 10a. Therefore, the area of the film surface of the spin injection layer 30 is equal to the area of the film surface of the oscillation layer 10a.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is set larger than the oscillation layer 10 a.
  • the magnetic anisotropy in the in-plane direction of the spin injection layer 30 be increased or the magnetic anisotropy in the vertical direction be decreased.
  • the effective anisotropic magnetic field H keff in the perpendicular direction considering the magnetocrystalline anisotropy and the shape magnetic anisotropy can be expressed as follows , and the value of the anisotropic magnetic field H keff is The smaller the value, the shorter the magnetization reversal time.
  • H keff H k- Nd ⁇ Bs
  • H k is the crystal anisotropy magnetic field of the spin injection layer 30 in the vertical direction
  • Bs is the saturation magnetic flux density of the spin injection layer 30 (that is, 4 ⁇ Ms when the saturation magnetization is Ms)
  • Nd is the spin injection layer It is a demagnetizing factor of 30.
  • the area of the film surface of the spin injection layer 30 is larger than that of the conventional example, and the demagnetizing factor Nd is large.
  • the time for the magnetization of the spin injection layer 30 to reverse can be shortened.
  • the saturation magnetic flux density Bs is 14.6 kOe (saturation magnetization is 1150 emu / cc), and the perpendicular anisotropy magnetic field Hk is 14 kOe.
  • the demagnetizing factor Nd is increased by about 0.5 to 10%, the effective perpendicular magnetic anisotropy magnetic field H keff is reduced by about 10%.
  • the area of the film surface of the spin injection layer 30 is large, and the demagnetizing factor Nd is large. Therefore, the time for which the spin injection layer 30 turns in the direction of the bias magnetic field (external magnetic field H ext ), that is, the reversal time ⁇ can be shortened.
  • the spin injection layer 30 when the spin injection layer 30 is magnetized by the external magnetic field H ext from the main magnetic pole 61 by enlarging the area of the film surface of the spin injection layer 30 Even when the magnetization of the spin injection layer 30 receives spin torque from polarized electrons passing through the oscillation layer 10a, the spin injection layer 30 has an effect of being stably magnetized. This is because in the spin injection layer 30, the magnetization of the current-carrying region is stabilized under the influence of the exchange coupling force from the magnetization of the non-current-carrying region.
  • the magnetization of the spin injection layer 30 is efficiently reversed by the external magnetic field H ext applied from the main pole 61 to the spin torque oscillator 10 and stable after the reversal. Magnetize. That is, the inversion time ⁇ is shortened.
  • the magnetic recording head 51 it is possible to provide a highly efficient magnetic recording head which operates stably by shortening the inversion time of the spin injection layer.
  • the main pole 61 or the shield 62 and the electrode are shared, or when the electrode becomes very thin, the main pole 61 or the shield 62 and the spin injection layer 30 It becomes possible to narrow the gap so that the exchange coupling force acts.
  • the magnetization of the spin injection layer 30 can be moved integrally with the magnetization of the shield 62 or the main pole 61, and the spin injection layer 30 can be reversed at the same speed as the reversal of the recording magnetic field Hr.
  • the spin injection layer 30 having magnetic anisotropy in the direction perpendicular to the film surface the surface magnetization of the shield 62 or the main magnetic pole 61 on the oscillation layer 10a side is prevented from fluctuating by the spin torque from the oscillation layer 10a. Stable oscillation operation can be realized.
  • the main magnetic pole 61 is formed by laminating the spin injection layer 30 of perpendicular magnetic anisotropy directly or with an extremely thin layer (a few nm thickness or less through which exchange coupling is transmitted) on the shield 62 (or the main magnetic pole 61). Alternatively, it becomes possible to narrow the gap between the shield 62 and the spin injection layer 30 so that the exchange coupling force acts.
  • the magnetization of the spin injection layer 30 can be moved integrally with the magnetization of the shield 62 or the main pole 61, and the spin injection layer 30 can be reversed at the same speed as the reversal of the recording magnetic field Hr.
  • the spin injection layer 30 is provided separately from the shield 62. For this reason, the shield 62 and the spin injection layer 30 are both used, and the magnetization fluctuation problem caused by the spin torque applied from the oscillation layer 10 a to the spin injection layer 30 is suppressed as compared to the case where the shield 62 is the spin injection layer 30, The oscillation operation is stabilized.
  • the size of the film surface of the intermediate layer 22 is arbitrary. That is, the shape of the film surface of the intermediate layer 22 can be arbitrarily set independently of the oscillation layer 10 a and the spin injection layer 30. In the following, in order to simplify the description, the size of the film surface of the intermediate layer 22 will be described as being equivalent to that of the oscillation layer 10 a. Alternatively, the case where the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 change continuously will be described.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • the first electrode 41 is shared by the main magnetic pole 61
  • the second electrode 42 is shared by the shield 62.
  • the oscillation layer film 10af to be the oscillation layer 10a on the main pole 61 and the insulating layer 16a is formed.
  • an intermediate layer film 22 f to be the intermediate layer 22 is formed.
  • a resist 15 having a predetermined shape is formed by photolithography.
  • the intermediate layer film 22f and the oscillation layer film 10af exposed from the resist 15 are removed by ion milling, for example.
  • the intermediate layer 22 and the oscillation layer 10a are formed.
  • the resist 15 is removed.
  • the buried insulating layer 16 is buried and formed on the main pole 61 and the insulating layer 16a, and on the side surfaces of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22.
  • a spin injection layer film 30f to be the spin injection layer 30 and a shield film 62f to be the shield 62 are formed on the intermediate layer 22 and the buried insulating layer 16. .
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • ion milling may be performed to planarize the buried insulating layer 16 and the intermediate layer 22 flush.
  • the spin injection layer film 30f and the shield film 62f are appropriately patterned by a photolithography process or the like.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is patterned so as to be larger than the film surface of the oscillation layer 10a.
  • the spin injection layer 30 and the shield 62 are formed.
  • the insulating film 16 is formed on the side surfaces (and on the upper surface) of the spin injection layer 30 and the shield 62, and is planarized and shaped by CMP as necessary.
  • FIG. 1 and FIG. 3 it has a configuration in which the film surface of the spin injection layer 30 is larger than that of the oscillation layer 10a (further, the main magnetic pole 61 and the shield 62 also function as an electrode)
  • the magnetic recording head 51 according to the present embodiment can be formed.
  • the shield 62 is also used as an electrode as in this specific example, collective patterning of the shield 62 and the spin injection layer 30 is possible by making the size of the spin injection layer 30 and the size of the shield 62 approximately match. The number of processes can be reduced.
  • the side surface of the portion of the shield 62 facing the main magnetic pole 61 (the surface not parallel to the surface of the shield 62 facing the main magnetic pole 61) and the side surface of the spin injection layer 30 (with respect to the film surface) And (non-parallel faces) are arranged on the same plane.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view in order of the processes, illustrating another method of manufacturing the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention.
  • This specific example is an example in which the first electrode 41 and the second electrode 42 are provided separately from the main magnetic pole 61 and the shield 62.
  • a first electrode film 41f to be the first electrode 41, an oscillation layer film 10af to be the oscillation layer 10a, and an intermediate layer 22 are formed on the main pole (not shown).
  • the intermediate layer film 22f is formed.
  • a resist 15 having a predetermined shape is formed by photolithography.
  • the intermediate layer film 22f and the oscillation layer film 10af exposed from the resist 15 are removed by ion milling, for example.
  • the intermediate layer 22 and the oscillation layer 10a are formed.
  • the resist 15 is removed.
  • FIG. 7D the resist 15 is removed.
  • the buried insulating layer 16 is buried and formed on the first electrode film 41f and the side surfaces of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22.
  • the spin injection as a spin injection layer 30 is performed by newly forming and joining the middle layer 22 on the middle layer 22 and the buried insulating layer 16 (not shown).
  • a layer film 30f, a second electrode film 42f to be the second electrode 42, and a shield film 62f to be the shield 62 are formed.
  • CMP treatment or ion milling may be performed to planarize the buried insulating layer 16 and the intermediate layer 22 flush.
  • the spin injection layer film 30f, the second electrode film 42f, and the shield film 62f are appropriately patterned by a photolithography process or the like. At this time, patterning is performed so that the film surface of the spin injection layer 30 becomes larger than the oscillation layer 10 a. Thereby, the spin injection layer 30, the second electrode 42 and the shield 62 are formed.
  • the magnetic recording head 51 according to the present embodiment can be formed, which has a configuration in which the film surface of the spin injection layer 30 is larger than that of the oscillation layer 10a.
  • the first and second electrodes 41 and 42 may be made of a material such as Ti or Cu, which has a small electric resistance and is not easily oxidized. However, as described above, at least one of the first and second electrodes 41 and 42 may be shared with one or the other of the main magnetic pole 61 and the shield 62.
  • an intermediate layer suitable for the crystal growth may be provided.
  • a nonmagnetic material having a high spin transmittance such as Cu, Au, or Ag can be used.
  • the film thickness of the intermediate layer 22 is preferably 1 to 3 nm. This makes it possible to reduce the exchange coupling between the oscillation layer 10a and the spin injection layer 30.
  • the layer thickness of the oscillation layer 10a is preferably 5 nm to 20 nm. By increasing the layer thickness of the oscillation layer 10a, the generated magnetic field strength can be increased.
  • the spin injection layer 30 is made of a material magnetized and oriented in the direction perpendicular to the film surface, and the layer thickness is desirably 2 nm to 60 nm.
  • soft magnetic material layers such as CoFe, CoNiFe, NiFe, CoZrNb, FeN, FeSi, FeAlSi, FeCoAl, FeCoCu, etc. having relatively large saturation magnetic flux density and magnetic anisotropy in the in-plane direction, or A CoCr-based magnetic alloy film in which the magnetization is oriented in the film in-plane direction can be used.
  • the spin injection layer 30 may be an alternately stacked artificial lattice such as Co / Ni, Co / Pt, Co / Pd or the like, which is known to be vertically aligned on the underlayer of the intermediate layer 22, or CoFeB /.
  • CoPt lamination (CoFeB is a base) or FePt can be used.
  • it has excellent perpendicular orientation, such as CoCr-based magnetism such as CoCrPt, CoCrTa, CoCrTaPt, or CoCrTaNb magnetized in a direction perpendicular to the film surface, Re-TM-based amorphous alloy magnetic material layer such as TbFeCo, SmCo-based alloy magnetic material layer, etc. Materials can also be used.
  • a plurality of the above materials may be stacked. Thereby, the saturation magnetic flux density and the anisotropic magnetic field of the spin injection layer 30 can be adjusted.
  • soft magnetic layers having a relatively high saturation magnetic flux density such as FeCo, CoFe, CoNiFe, NiFe, CoZrNb, FeN, FeSi, FeAlSi, etc. can be used.
  • the main magnetic pole 61 may be made of a separate material from the portion on the medium facing surface 61s side and the other portion. That is, for example, in order to increase the magnetic field generated in the magnetic recording medium 80 and the spin torque oscillator 10, the material of the portion on the medium facing surface 61s side is made FeCo, CoNiFe, FeN or the like having a particularly high saturation magnetic flux density.
  • the other portions may be made of NiFe or the like, which has particularly high permeability.
  • the shape of the main magnetic pole 61 on the medium facing surface 61s side is made smaller than the back gap portion. It is good. As a result, the magnetic flux concentrates on the portion on the medium facing surface 61s side, and it becomes possible to generate a high strength magnetic field.
  • the coercive force of the oscillation layer 10 a and the spin injection layer 30 is smaller than the magnetic field applied from the main magnetic pole 61 to the spin torque oscillator 10.
  • the magnetization direction of the spin injection layer 30 and the magnetization direction of the oscillation layer 10a are always kept parallel regardless of the direction of the recording magnetic field Hr generated by the main magnetic pole 61, and the oscillation condition is in the writing direction. It can be made independent.
  • a magnetic field generated from the main pole 61 is mainly generated between the main pole 61 and the magnetic recording medium 80, and the spin torque oscillator 10 is In some cases, the magnetic field generated from the main magnetic pole 61 may be smaller than the coercivity of the spin injection layer 30. Therefore, in the magnetic recording head 51 according to the present embodiment, the shield 62 for absorbing the magnetic field generated from the main magnetic pole 61 is provided.
  • the shield 62 is provided to face the main pole 61, and the spin torque oscillator 10 is provided between the main pole 61 and the shield 62.
  • the distance between the main pole 61 and the shield 62 and the shape of the main pole 61 it is possible to optimize the magnetic field applied to the spin torque oscillator 10.
  • the magnetic field from the main pole 61 is in the vertical direction in the magnetic recording medium 80.
  • the magnetic field oblique to the vertical direction in the magnetic recording medium 80 by shortening this distance. This oblique magnetic field is advantageous in that the magnetization of the magnetic recording medium 80 can be easily reversed at a lower magnetic field.
  • the elements of the reproducing head unit 70 and the elements of the writing head unit 60 are separated by an insulator such as alumina or SiO 2 not shown.
  • the spin torque oscillator 10 is formed on an appropriate substrate or base (not shown) and is separated from other circuits by an insulator such as alumina or SiO 2 (not shown).
  • FIG. 8 is a schematic view illustrating the configuration of part of the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention. That is, the figure shows one specific example of the configuration of the main pole 61 and the shield 62, and only the main pole 61 and the shield 62 are extracted and drawn.
  • FIG. 1A is a plan view when viewed from the negative to the positive direction in the Y-axis direction in FIG. 1, and FIG.
  • FIG. 1B is from the negative to the positive direction of the Z-axis (ie, the medium It is a top view when it sees from the direction which faces the opposing surface 61s), and the figure (c) is a top view when the main pole 61 is seen from the negative to the positive direction of the X-axis direction, (D) is a plan view of the shield 62 when viewed from the positive to the negative direction along the X-axis.
  • the main pole 61 has the medium facing surface 61s, and the portion 61n near the medium facing surface, which is near the medium facing surface 61s, is from the X axis direction. In a plan view as seen, for example, it has a substantially rectangular shape.
  • the main magnetic pole 61 can have a shape in which the width in the Y-axis direction is wider than the medium facing surface near-portion 61n at a portion far from the medium facing surface 61s.
  • the shield 62 is in close proximity to the main pole 61 in the vicinity of the medium facing surface 61s of the main pole 61, and the distance between the shield 62 and the main pole 61 is enlarged in a portion away from the medium facing surface 61s of the main pole 61.
  • the shield 62 is provided with a medium facing surface near portion 62n close to the medium facing surface near portion 61 of the main pole 61, and as described later, the medium facing surface near portion 61n and the medium facing surface
  • the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are provided between the proximity portion 62n.
  • the main pole 61 and the shield 62 are close to each other again at a portion of the main pole 61 away from the medium facing surface 61s.
  • a gap 61g is provided between the main pole 61 and the shield 62, and in order to ensure the insulation between the main pole 61 and the shield 62, the gap 61g is an insulating layer having a thickness of 5 angstroms or more, for example. Can be provided.
  • the thickness of the insulating film (that is, the distance between main pole 61 and shield 62 in gap 61g) is set to 1 nm to 2 nm or less. Is desirable.
  • FIG. 9 is a schematic side view illustrating the configuration of the magnetic recording head according to the first embodiment of the invention. That is, this figure is a side view of the magnetic recording head as viewed from the Y-axis direction. And, the same figure illustrates various configurations of the magnetic recording head according to the present embodiment.
  • the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are provided between the medium facing surface near portion 61n of the main pole 61 and the medium facing surface near portion 62n of the shield 62
  • the injection layer 30 can be provided on the side of the main pole 61 of the shield 62 in all regions of the surface of the shield 62 facing the main pole 61.
  • the shapes of the spin injection layer 30 and the shield 62 are the same when viewed in the X-axis direction. At this time, processing of the shapes of the spin injection layer 30 and the shield 62 can be performed simultaneously, which is advantageous in manufacturing.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and has the same size as the shield 62.
  • the size of the film surface of the spin injection layer 30 is equal to that of the shield 62
  • the size of the film surface of the intermediate layer 22 may be equal to that of the shield 62.
  • the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are provided between the medium facing surface near portion 61n of the main pole 61 and the medium facing surface near portion 62n of the shield 62,
  • the injection layer 30 can be provided on the side of the main pole 61 of the shield 62 on part of the surface of the shield 62 facing the main pole 61.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and smaller than the shield 62.
  • the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 are composed of a portion 61n near the medium facing surface of the main pole 61 and a medium facing surface near portion 62n of the shield 62. It can be provided in between.
  • the shape of the film surface of the spin injection layer 30 is the same as the shape of the surface of the shield 62 near the medium facing surface 62 n facing the main magnetic pole 61.
  • the oscillation layer 10 a and the intermediate layer 22 are formed smaller than the film surface of the spin injection layer 30. Also in this case, the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and smaller than the shield 62.
  • the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the shield 62 are disposed between the medium facing surface near portion 61n of the main pole 61 and the medium facing surface near portion 62n of the shield 62. It can be provided.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is set smaller than the surface on the side facing the main pole 61 of the medium facing surface near portion 62 n of the shield 62.
  • the oscillation layer 10 a and the intermediate layer 22 are formed smaller than the film surface of the spin injection layer 30.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and smaller than the shield 62.
  • the spin injection layer 30 can have various shapes.
  • the portion 61 n near the medium facing surface of the main pole 61 has a height (neck height) 61 h and a width 61 w.
  • the medium facing surface near portion 62n of the shield 62 has a height 62h and a width 62w.
  • the width 61w of the main magnetic pole 61 near the medium facing surface 61n is set smaller than the width 62w of the medium facing surface near portion 62n of the shield 62, and the width 61w of the main magnetic pole 61 near the medium facing surface 61n
  • the height 61 h may be set higher than the height 62 h of the medium facing surface near portion 62 n of the shield 62.
  • the width (length in the Y-axis direction) of the film surface of the oscillation layer 10a can be set to 61 w or less.
  • the height (the length in the Z-axis direction) of the film surface of the oscillation layer 10a can be set to a height 62h or less.
  • the film surface of the oscillation layer 10 a has the first width (width 61 w in the Y-axis direction) and the first height (width 61 h in the Z-axis direction) of the main magnetic pole 61 facing the shield 62.
  • a lower one of the first height and the second height which may be smaller than or equal to a surface defined by the first height and the second height.
  • the external magnetic field H ext from the main magnetic pole 61 is relatively uniformly applied to the entire oscillation layer 10a, and there is an advantage that more stable oscillation is possible.
  • the external magnetic field H ext from the main pole 61 is relatively uniformly applied to the entire spin injection layer 30. This is to invert the magnetization of the spin injection layer 30 efficiently.
  • the film surface of the spin injection layer 30 also has the first width (width 61w in the Y-axis direction) and the first height (width 61h in the Z-axis direction) of the main pole 61 facing the shield 62
  • the second width (the width 62w in the Y-axis direction) and the second height (the height 62h in the Z-axis direction) of the surface of the surface 62 facing the main pole 61 are narrower than the first width and the second width.
  • the lower one of the first height and the second height may be smaller than or equal to a plane defined by the first and second heights.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is set larger than that of the oscillation layer 10 a.
  • the shape of the film surface of the intermediate layer 22 is exemplified as being equivalent to that of the oscillation layer 10a, but as described above, the size and shape of the film surface of the intermediate layer 22 are It is optional.
  • the size of the film surface of the intermediate layer 22 can be made equal to that of the oscillation layer 10 a or the spin injection layer 30. Thereby, processing of the shape of these films can be performed simultaneously, which is advantageous in manufacturing.
  • FIG. 10 is a schematic view illustrating the configuration of a part of another magnetic recording head according to the first embodiment of the invention. That is, the figure shows another specific example of the configuration of the main magnetic pole 61 and the shield 62, and only the main magnetic pole 61 and the shield 62 are extracted and drawn.
  • FIG. 6A is a plan view when viewed from the negative to the positive direction in the Y-axis direction in FIG. 1
  • FIG. 7B is from the negative to the positive direction of the Z-axis (FIG. That is, it is a plan view when viewed from the direction toward the medium facing surface 61s
  • FIG. 7C is a plan view when the main magnetic pole 61 is viewed from the negative to the positive direction along the X axis
  • FIG. 7D is a plan view of the shield 62 when viewed from the positive to the negative direction along the X-axis.
  • the main pole 61 has the medium facing surface 61s, and the portion 61n near the medium facing surface 61s in the vicinity of the medium facing surface 61s is viewed from the X-axis direction.
  • the main magnetic pole 61 has a shape in which the width in the Y-axis direction and the X-axis direction becomes wider than the medium facing surface near portion 61n in the positive direction of the Z axis at a portion farther from the medium facing surface 61s.
  • the shield 62 is in close proximity to the main pole 61 in the vicinity of the medium facing surface 61s of the main pole 61, and the distance between the shield 62 and the main pole 61 is enlarged in a portion away from the medium facing surface 61s of the main pole 61.
  • the shield 62 is provided with a medium facing surface near portion 62 n which is close to the medium facing surface near portion 61 of the main pole 61.
  • the main pole 61 and the shield 62 come close to each other again at a portion of the main pole 61 away from the medium facing surface 61s, and a gap 61g is provided between the main pole 61 and the shield 62.
  • the gap 61g can be provided with an insulating layer having a thickness of, for example, 5 angstroms or more. The thickness of this insulating film is preferably 1 nm to 2 nm or less.
  • FIG. 11 is a schematic side view illustrating the configuration of another magnetic recording head according to the first embodiment of the invention. That is, this figure is a side view of the magnetic recording head as viewed from the Y-axis direction. And, the same figure illustrates various configurations of another magnetic recording head according to the present embodiment.
  • the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are provided between the medium facing surface near portion 61n of the main pole 61 and the medium facing surface near portion 62n of the shield 62
  • the injection layer 30 can be provided on the side of the main pole 61 of the shield 62 in all regions of the surface of the shield 62 facing the main pole 61.
  • the shapes of the spin injection layer 30 and the shield 62 are the same when viewed in the X-axis direction. At this time, processing of the shapes of the spin injection layer 30 and the shield 62 can be performed simultaneously, which is advantageous in manufacturing.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and has the same size as the shield 62.
  • the size of the film surface of the spin injection layer 30 is equal to that of the shield 62
  • the size of the film surface of the intermediate layer 22 may be equal to that of the shield 62.
  • the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are provided between the medium facing surface near portion 61n of the main pole 61 and the medium facing surface near portion 62n of the shield 62,
  • the injection layer 30 can be provided on the side of the main pole 61 of the shield 62 on part of the surface of the shield 62 facing the main pole 61.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and smaller than the shield 62.
  • the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 are composed of a portion 61n near the medium facing surface of the main pole 61 and a medium facing surface near portion 62n of the shield 62. It can be provided in between.
  • the shape of the film surface of the spin injection layer 30 is the same as the shape of the surface of the shield 62 near the medium facing surface 62 n facing the main magnetic pole 61.
  • the oscillation layer 10 a and the intermediate layer 22 are formed smaller than the film surface of the spin injection layer 30. Also in this case, the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and smaller than the shield 62.
  • the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the shield 62 are disposed between the medium facing surface near portion 61n of the main pole 61 and the medium facing surface near portion 62n of the shield 62. It can be provided.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is set smaller than the surface on the side facing the main pole 61 of the medium facing surface near portion 62 n of the shield 62.
  • the oscillation layer 10 a and the intermediate layer 22 are formed smaller than the film surface of the spin injection layer 30.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and smaller than the shield 62.
  • the spin injection layer 30 can have various shapes.
  • the portion 61n near the medium facing surface of the main pole 61 has a height (neck height) 61h and a width 62w.
  • the medium facing surface near portion 62n of the shield 62 has a height 62h and a width 62w.
  • the width 61w of the main magnetic pole 61 near the medium facing surface 61n is set smaller than the width 62w of the medium facing surface near portion 62n of the shield 62, and the width 61w of the main magnetic pole 61 near the medium facing surface 61n
  • the height 61 h may be set higher than the height 62 h of the medium facing surface near portion 62 n of the shield 62.
  • the film surface of the oscillation layer 10a has the first width (width 61w in the Y-axis direction) and the first height (width 61h in the Z-axis direction) of the surface of the main pole 61 facing the shield 62; Of the first width and the second width, the second width (the width 62w in the Y-axis direction) and the second height (the height 62h in the Z-axis direction) of the surface of the shield 62 facing the main pole 61 It may be smaller than or equal to the surface defined by the narrow side and the lower one of the first height and the second height.
  • the film surface of the spin injection layer 30 also has a first width (width 61w in the Y-axis direction) and a first height (width 61h in the Z-axis direction) of the main pole 61 facing the shield 62, and a shield
  • the second width (the width 62w in the Y-axis direction) and the second height (the height 62h in the Z-axis direction) of the surface of the surface 62 facing the main pole 61 are narrower than the first width and the second width.
  • the lower one of the first height and the second height may be smaller than or equal to a plane defined by the first and second heights.
  • the film surface of the spin injection layer 30 can be set larger than that of the oscillation layer 10a.
  • the external magnetic field H ext from the main magnetic pole 61 is relatively uniformly applied to the entire spin injection layer 30, so that there is an advantage that more stable operation is possible.
  • the shape of the film surface of the intermediate layer 22 is the same as that of the oscillation layer 10a, but as described above, the shape of the film surface of the intermediate layer 22 is arbitrary.
  • the size of the film surface of the intermediate layer 22 can be made equal to that of the oscillation layer 10 a or the spin injection layer 30. Thereby, processing of the shape of these films can be performed simultaneously, which is advantageous in manufacturing.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing a modification of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing a modification of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing another modified example of
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • the main magnetic pole 61 is provided on the oscillation layer 10 a side
  • the shield 62 is provided on the spin injection layer 30 side.
  • the oscillation layer 10 a and the spin injection layer 30 will be particularly described below, and the description of the other components, that is, the main magnetic pole 61, the shield 62, and the intermediate layer 22 will be appropriately omitted.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a and is parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30. Both of the side surfaces protrude from the side surface of the oscillation layer 10a. Further, the length (height) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a. That is, the magnetic recording head 51a has the same shape as the magnetic recording head 51 described above.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a. Then, one of the side surfaces of the spin injection layer 30 parallel to the X-axis direction (the side surface on the negative side of the Y-axis) protrudes from the side surface of the oscillation layer 10a. The other side (a side on the positive side of the Y axis) of the side of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a. Then, one of side surfaces parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30 (side surface on the positive side of the Y-axis) protrudes from the side surface of the oscillation layer 10 a. The other side (a side on the negative side of the Y axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) of the spin injection layer 30 in the Z-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a, and in the X-axis direction of the spin injection layer 30. Both parallel side surfaces project beyond the side surfaces of the oscillation layer 10a. Further, the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the length (height) in the Z-axis direction of the spin injection layer 30 is longer than that of the oscillation layer 10a. Then, one of the side surfaces parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30 (the side surface on the positive side of the Z axis) protrudes from the side surface of the oscillation layer 10a. The other side (a side on the negative side of the Z axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the length (height) in the Z-axis direction of the spin injection layer 30 is longer than that of the oscillation layer 10a. Then, one of the side surfaces parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30 (the side surface on the negative side of the X-axis) protrudes from the side surface of the oscillation layer 10a. The other side (a side on the positive side of the Z axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are the same, and the shape of the film surface of the spin injection layer 30 changes stepwise with the oscillation layer 10a. It is. At this time, the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 may be continuously changed, for example, like a tapered shape, and the shape of the film surface of the spin injection layer 30 is, for example, tapered. It may change.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 change continuously. That is, as shown in FIG. 14A, in the magnetic recording head 51g, the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a, and the X axis direction of the spin injection layer 30.
  • the shapes of the film surfaces of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22 and the spin injection layer 30 continuously change so that both of the side surfaces parallel to the surface of the oscillation layer 10a project beyond the side surfaces of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a and is parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 change continuously so that one of the side surfaces (side surface on the negative side of the Y axis) protrudes beyond the side surface of the oscillation layer 10a. ing.
  • the other side (a side on the positive side of the Y axis) of the side of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a, and the X-axis direction of the spin injection layer 30.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 are continuously continuous so that one of the side surfaces parallel to the (the side on the positive side of the Y axis) protrudes beyond the side surface of the oscillation layer 10a. It is changing.
  • the other side of the spin injection layer 30 parallel to the X-axis direction (the side on the negative side of the Y-axis) is in the same plane as the side of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) of the spin injection layer 30 in the Z-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a, and in the X-axis direction of the spin injection layer 30.
  • the shapes of the film surfaces of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22 and the spin injection layer 30 are continuously changed so that both parallel side surfaces project beyond the side surfaces of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the length (height) in the Z-axis direction of the spin injection layer 30 is longer than that of the oscillation layer 10a.
  • the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer are arranged such that one of the side surfaces parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30 (the side surface on the positive side of the Z axis) protrudes beyond the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the shape of the film surface of 30 changes continuously.
  • the other side (a side on the negative side of the Z axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the length (height) of the spin injection layer 30 in the Z-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10 a, and the X axis of the spin injection layer 30.
  • the shape of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 is continuous so that one of the side faces parallel to the direction (the side face on the negative side of the X axis) protrudes beyond the side face of the oscillation layer 10a.
  • the other side (a side on the positive side of the Z axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 change in a direction parallel to the X axis.
  • the spin injection layer 30 is used.
  • the average film surface with respect to the X axis is set to be larger than the oscillation layer 10a.
  • the lengths (width and height) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction and the Z-axis direction are longer than those of the oscillation layer 10a.
  • the length (width and height) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction and Z-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 continuously change so that four side surfaces parallel to the X axis direction of 30 project beyond the side surfaces of the oscillation layer 10a.
  • This specific example is an example in which the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22 and the spin injection layer 30 change in the direction parallel to the X axis, and the average of the spin injection layer 30 with respect to the X axis.
  • the film surface is set larger than the oscillation layer 10a.
  • the shape of the film surface of the spin injection layer 30 is the same as the surface of the medium facing surface near portion 62n of the shield 62 facing the main magnetic pole 61. It has a shape. That is, also in this case, the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a. In this case, the film surfaces of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 have the same shape.
  • the shape of the film surface of the spin injection layer 30 is the same as that of the surface of the shield 62 near the medium facing surface 62n facing the main magnetic pole 61.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a.
  • the shapes of the film surfaces of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 continuously change.
  • the thickness of the intermediate layer 22 is changed so as to be larger than that of the oscillation layer 10a.
  • the thickness of the intermediate layer 22 is smaller than that of the oscillation layer 10a. You may change to
  • the shape of the film surface of the spin injection layer 30 is the same as that of the surface of the shield 62 near the medium facing surface 62n facing the main magnetic pole 61.
  • the width of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is larger than the width of the oscillation layer 10a in the Y-axis direction, and the widths of the spin injection layer 30, the intermediate layer 22 and the oscillation layer 10a in the Y-axis direction are continuous. It is changing.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than that of the oscillation layer 10a.
  • the width (height) in the Z-axis direction of the spin injection layer 30 is the same as that of the oscillation layer 10 a.
  • the shape of the film surface of the spin injection layer 30 is the same as the shape of the medium facing surface near portion 62n of the shield 62 facing the main magnetic pole 61.
  • the width of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is larger than the width of the oscillation layer 10a in the Y-axis direction, and the widths of the spin injection layer 30, the intermediate layer 22 and the oscillation layer 10a in the Y-axis direction are continuous. It is changing.
  • the width of the spin injection layer 30 in the Z-axis direction is larger than the width of the oscillation layer 10 a in the Z-axis direction.
  • the spin injection layer 30 in the surface opposite to the medium facing surface is Z more than the oscillation layer 10a. It is located at a large position in the positive direction of the axis.
  • the widths in the Z-axis direction of the spin injection layer 30, the intermediate layer 22, and the oscillation layer 10a continuously change. Also in this case, the film surface of the spin injection layer 30 is larger than that of the oscillation layer 10a.
  • the shape of the film surface of the spin injection layer 30 is the same as that of the surface of the shield 62 near the medium facing surface 62n facing the main magnetic pole 61.
  • the width of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is larger than the width of the oscillation layer 10a in the Y-axis direction, and the widths of the spin injection layer 30, the intermediate layer 22 and the oscillation layer 10a in the Y-axis direction are continuous. It is changing.
  • the width of the spin injection layer 30 in the Z-axis direction is larger than the width of the oscillation layer 10 a in the Z-axis direction.
  • the spin injection layer 30 in the surface on the medium facing surface side is Z more than the oscillation layer 10a. It is located at a large position in the positive direction of the axis.
  • the widths in the Z-axis direction of the spin injection layer 30, the intermediate layer 22, and the oscillation layer 10a continuously change. Also in this case, the film surface of the spin injection layer 30 is larger than that of the oscillation layer 10a.
  • FIG. 19 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the first embodiment of the present invention.
  • the magnetic recording head 51t according to the present embodiment has the configuration illustrated in FIG. 9A. That is, the oscillation layer 10 a and the intermediate layer 22 are provided between the medium facing surface near portion 61 n of the main pole 61 and the medium facing surface near portion 62 n of the shield 62, and the spin injection layer 30 is of the shield 62.
  • the shield 62 is provided on the side of the main pole 61 in the entire area of the surface facing the main pole 61.
  • the processing of the shapes of the spin injection layer 30 and the shield 62 can be performed simultaneously, which is advantageous in manufacturing.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and has the same size as the shield 62.
  • the shape of the main pole 61 illustrated in FIG. 8 is described as an example, but the shape of the main pole 61 illustrated in FIG. 10 may be used.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than that of the oscillation layer 10a, thereby shortening the inversion time of the spin injection layer and operating stably.
  • An efficient magnetic recording head can be provided.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is smaller than or equal to the surface of the shield 62 facing the main pole 61.
  • FIG. 20 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the magnetic recording head according to the second embodiment of the invention.
  • the main magnetic pole 61, the spin injection layer 30, the intermediate layer 22, the oscillation layer 10a, and the shield 62 are arranged in this order. ing.
  • the magnetic recording head 52 includes a main magnetic pole 61, a shield 62 provided facing the main magnetic pole, and a laminated structure provided between the main magnetic pole 61 and the shield 62.
  • An oscillation layer (first magnetic layer) 10 a having a coercivity smaller than that of the magnetic field applied from the main pole 61, the oscillation layer (one magnetic layer) 10 a, and the main pole 61.
  • a spin injection layer provided between the middle layer 22 and the main magnetic pole 61 and having a film surface larger than the oscillation layer (first magnetic layer) 10a.
  • a second magnetic layer) 30 and a laminated structure 25 The rest of the configuration can be the same as that of the magnetic recording head 51 described above, so the description will be omitted.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than that of the oscillation layer 10a, thereby shortening the inversion time of the spin injection layer and operating stably.
  • a magnetic recording head can be provided.
  • the film surface of the spin injection layer 30 can be made equal to the surface of the main magnetic pole 61 facing the shield 62. Processing of the shape with the magnetic pole 61 can be performed simultaneously, which is advantageous in manufacturing.
  • FIG. 21 is a schematic side view illustrating the configuration of the magnetic recording head according to the second embodiment of the invention.
  • the main pole 61 has a medium facing surface 61s, and the portion 61n near the medium facing surface 61s in the vicinity of the medium facing surface 61s has a plan view when viewed from the Z-axis direction.
  • it has a substantially rectangular shape.
  • the main magnetic pole 61 can have a shape in which the width in the Y-axis direction is wider than the medium facing surface near-portion 61n at a portion far from the medium facing surface 61s.
  • the shield 62 is close to the main pole 61 in the vicinity of the medium facing surface 61s of the main pole 61, and the distance between the shield 62 and the main pole 61 in a portion away from the medium facing surface 61s of the main pole 61. Can be configured to expand.
  • the shield 62 is provided with a medium facing surface near portion 62 n which is close to the medium facing surface near portion 61 of the main pole 61.
  • the main pole 61 and the shield 62 come close to each other again at a portion of the main pole 61 away from the medium facing surface 61s, and a gap 61g is provided between the main pole 61 and the shield 62.
  • the gap 61g can be provided with an insulating layer having a thickness of, for example, 5 angstroms or more. The thickness of this insulating film is preferably 1 nm to 2 nm or less.
  • the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are divided into a portion 61n near the medium facing surface of the main pole 61 and a medium facing surface near portion 62n of the shield 62;
  • the spin injection layer 30 can be provided on the side of the shield 62 of the main pole 61 in the entire region of the main pole 61 facing the shield 62. That is, the shapes of the spin injection layer 30 and the main magnetic pole 61 as viewed in the X-axis direction are the same. At this time, processing of the shapes of the spin injection layer 30 and the main magnetic pole 61 can be performed simultaneously, which is advantageous in manufacturing.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and has the same size as the main magnetic pole 61.
  • the size of the film surface of the spin injection layer 30 is equal to that of the main magnetic pole 61
  • the size of the film surface of the intermediate layer 22 may be equal to that of the main magnetic pole 61.
  • the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are divided into a portion 61n near the medium facing surface of the main pole 61 and a medium facing surface near portion 62n of the shield 62; And the spin injection layer 30 can be provided on the side of the shield 62 of the main pole 61 in a part of the surface of the main pole 61 facing the shield 62. At this time, the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and smaller than the main magnetic pole 61.
  • the film surface of the spin injection layer 30 may be larger than the main magnetic pole 61.
  • the film surface of the oscillation layer 10a (and the intermediate layer 22) has the first width of the main magnetic pole 61 facing the shield 62 (in the Y-axis direction). Width 61w) and first height (width 61h in the Z-axis direction), and second width (width 62w in the Y-axis direction) and second height (Z-axis direction) of the surface of the shield 62 facing the main pole 61 Of the first width and the second width and smaller than the surface defined by the lower one of the first height and the second height. be able to.
  • the film surface of the oscillation layer 10a (and the intermediate layer 22) has the first width of the main magnetic pole 61 facing the shield 62 (in the Y-axis direction).
  • Width 61w) and first height (width 61h in the Z-axis direction), and second width (width 62w in the Y-axis direction) and second height (Z-axis direction) of the surface of the shield 62 facing the main pole 61 Can be set equal to the surface defined by the narrower one of the first width and the second width and the lower one of the first height and the second height.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is set larger than that of the oscillation layer 10 a.
  • the shape of the film surface of the intermediate layer 22 is the same as that of the oscillation layer 10a, but as described above, the shape of the film surface of the intermediate layer 22 is arbitrary.
  • the size of the film surface of the intermediate layer 22 can be made equal to that of the oscillation layer 10 a or the spin injection layer 30. Thereby, processing of the shape of these films can be performed simultaneously, which is advantageous in manufacturing.
  • FIG. 22 is a schematic side view illustrating the configuration of another magnetic recording head according to the second embodiment of the invention.
  • the main pole 61 has a medium facing surface 61s, and the medium near surface near portion 61n in the vicinity of the medium facing surface 61s has a plan view when viewed from the X-axis direction. For example, it has a substantially rectangular shape.
  • the main magnetic pole 61 has a shape in which the width in the Y-axis direction and the X-axis direction becomes wider than the medium facing surface near portion 61n in the positive direction of the Z axis at a portion farther from the medium facing surface 61s. Can.
  • the shield 62 is close to the main pole 61 in the vicinity of the medium facing surface 61s of the main pole 61, and the distance between the shield 62 and the main pole 61 in a portion away from the medium facing surface 61s of the main pole 61. Can be configured to expand.
  • the shield 62 is provided with a medium facing surface near portion 62 n which is close to the medium facing surface near portion 61 of the main pole 61.
  • the main pole 61 and the shield 62 come close to each other again at a portion of the main pole 61 away from the medium facing surface 61s, and a gap 61g is provided between the main pole 61 and the shield 62.
  • a gap 61g is provided between the main pole 61 and the shield 62.
  • an insulating layer having a thickness of 5 angstroms or more can be provided.
  • the thickness of this insulating film is preferably 1 nm to 2 nm or less.
  • the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are divided into a portion 61n near the medium facing surface of the main pole 61 and a medium facing surface near portion 62n of the shield 62;
  • the spin injection layer 30 can be provided on the side of the shield 62 of the main pole 61 in the entire region of the main pole 61 facing the shield 62. That is, the shapes of the spin injection layer 30 and the main pole 61 are the same when viewed in the X-axis direction. At this time, processing of the shapes of the spin injection layer 30 and the main magnetic pole 61 can be performed simultaneously, which is advantageous in manufacturing.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and has the same size as the main magnetic pole 61.
  • the size of the film surface of the spin injection layer 30 is equal to that of the main magnetic pole 61
  • the size of the film surface of the intermediate layer 22 may be equal to that of the main magnetic pole 61. Processing of the shape of these films can be performed simultaneously, which is advantageous in manufacturing.
  • the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are divided into a portion 61n near the medium facing surface of the main pole 61 and a medium facing surface near portion 62n of the shield 62; And the spin injection layer 30 can be provided on the side of the shield 62 of the main pole 61 in a part of the surface of the main pole 61 facing the shield 62. At this time, the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a and smaller than the main magnetic pole 61.
  • the film surface of the oscillation layer 10a (and the intermediate layer 22) has the first width of the main magnetic pole 61 facing the shield 62 (in the Y-axis direction). Width 61w) and first height (width 61h in the Z-axis direction), and second width (width 62w in the Y-axis direction) and second height (Z-axis direction) of the surface of the shield 62 facing the main pole 61 Of the first width and the second width and smaller than the surface defined by the lower one of the first height and the second height. be able to.
  • the film surface of the oscillation layer 10a (and the intermediate layer 22) has the first width of the main magnetic pole 61 facing the shield 62 (in the Y-axis direction).
  • Width 61w) and first height (width 61h in the Z-axis direction), and second width (width 62w in the Y-axis direction) and second height (Z-axis direction) of the surface of the shield 62 facing the main pole 61 Can be set equal to the surface defined by the narrower one of the first width and the second width and the lower one of the first height and the second height.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is set larger than that of the oscillation layer 10 a.
  • the shape of the film surface of the intermediate layer 22 is the same as that of the oscillation layer 10a. However, as described above, the shape of the film surface of the intermediate layer 22 is arbitrary.
  • FIG. 23 is a schematic perspective view showing a modification of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is a schematic perspective view showing another modified example of the magnetic recording head according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 23 to 28 are schematic perspective views when the portion of the write head portion 60 of the magnetic head according to the present embodiment is viewed from the positive direction of the Y axis from the negative direction.
  • the shield 62 is provided on the oscillation layer 10 a side
  • the main magnetic pole 61 is provided on the spin injection layer 30 side.
  • the oscillation layer 10 a and the spin injection layer 30 will be particularly described below, and the description of the other components, that is, the main magnetic pole 61, the shield 62, and the intermediate layer 22 will be appropriately omitted.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a and is parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30. Both of the side surfaces protrude from the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a. That is, the magnetic recording head 52a has the same shape as the magnetic recording head 52 described above.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a. Then, one of the side surfaces of the spin injection layer 30 parallel to the X-axis direction (the side surface on the negative side of the Y-axis) protrudes from the side surface of the oscillation layer 10a. The other side (a side on the positive side of the Y axis) of the side of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a. Then, one of side surfaces parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30 (side surface on the positive side of the Y-axis) protrudes from the side surface of the oscillation layer 10 a. The other side (a side on the negative side of the Y axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) of the spin injection layer 30 in the Z-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a, and in the X-axis direction of the spin injection layer 30. Both parallel side surfaces project beyond the side surfaces of the oscillation layer 10a. Further, the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the length (height) in the Z-axis direction of the spin injection layer 30 is longer than that of the oscillation layer 10a. Then, one of the side surfaces parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30 (the side surface on the positive side of the Z axis) protrudes from the side surface of the oscillation layer 10a. The other side (a side on the negative side of the Z axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the length (height) in the Z-axis direction of the spin injection layer 30 is longer than that of the oscillation layer 10a. Then, one of the side surfaces parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30 (the side surface on the negative side of the X-axis) protrudes from the side surface of the oscillation layer 10a. The other side (a side on the positive side of the Z axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the shapes of the film surfaces of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 are the same, and the shape of the film surface of the spin injection layer 30 changes stepwise with the oscillation layer 10a. It is. At this time, the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 may be continuously changed, for example, like a tapered shape, and the shape of the film surface of the spin injection layer 30 is, for example, tapered. It may change.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 change continuously. That is, as shown in FIG. 25A, in the magnetic recording head 52g, the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a, and the X axis direction of the spin injection layer 30.
  • the shapes of the film surfaces of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22 and the spin injection layer 30 continuously change so that both of the side surfaces parallel to the surface of the oscillation layer 10a project beyond the side surfaces of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a and is parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 change continuously so that one of the side surfaces (side surface on the negative side of the Y axis) protrudes beyond the side surface of the oscillation layer 10a. ing.
  • the other side (a side on the positive side of the Y axis) of the side of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a, and the X-axis direction of the spin injection layer 30.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 are continuously continuous so that one of the side surfaces parallel to the (the side on the positive side of the Y axis) protrudes beyond the side surface of the oscillation layer 10a. It is changing.
  • the other side (a side on the negative side of the Y axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) in the Z-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10a.
  • the length (height) of the spin injection layer 30 in the Z-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a, and in the X-axis direction of the spin injection layer 30.
  • the shapes of the film surfaces of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22 and the spin injection layer 30 are continuously changed so that both parallel side surfaces project beyond the side surfaces of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the length (height) in the Z-axis direction of the spin injection layer 30 is longer than that of the oscillation layer 10a.
  • the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer are arranged such that one of the side surfaces parallel to the X-axis direction of the spin injection layer 30 (the side surface on the positive side of the Z axis) protrudes beyond the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the shape of the film surface of 30 changes continuously.
  • the other side (a side on the negative side of the Z axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the length (height) of the spin injection layer 30 in the Z-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a, and the X axis of the spin injection layer 30 is
  • the shape of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 is continuous so that one of the side faces parallel to the direction (the side face on the negative side of the X axis) protrudes beyond the side face of the oscillation layer 10a.
  • the other side (a side on the positive side of the Z axis) of the side surface of the spin injection layer 30 parallel to the X axis direction is in the same plane as the side surface of the oscillation layer 10a.
  • the length (width) in the Y-axis direction is an example similar to that of the oscillation layer 10 a.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 change in a direction parallel to the X axis.
  • the spin injection layer 30 is used.
  • the average film surface with respect to the X-axis of is set to be larger than the oscillation layer 10a.
  • the length (width and height) of the spin injection layer 30 in the Y axis direction and Z axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a.
  • Four side surfaces parallel to the X-axis direction of the injection layer 30 project beyond the side surfaces of the oscillation layer 10 a.
  • the length (width and height) of the spin injection layer 30 in the Y-axis direction and Z-axis direction is longer than that of the oscillation layer 10a.
  • the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 continuously change so that four side surfaces parallel to the X axis direction of 30 project beyond the side surfaces of the oscillation layer 10a. .
  • this is an example in which the shapes of the film surface of the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, and the spin injection layer 30 change in a direction parallel to the X axis, and the average film of the spin injection layer 30 with respect to the X axis.
  • the surface is set to be larger than the oscillation layer 10a.
  • the shape of the film surface of the spin injection layer 30 has the same shape as that of the main pole 61 facing the shield 62. That is, also in this case, the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a. In this case, the film surfaces of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 have the same shape.
  • the shape of the film surface of the spin injection layer 30 has the same shape as that of the main pole 61 facing the shield 62. That is, also in this case, the film surface of the spin injection layer 30 is larger than the oscillation layer 10 a. In this case, the shapes of the film surfaces of the oscillation layer 10a and the intermediate layer 22 continuously change. In this specific example, the thickness of the intermediate layer 22 is changed so as to be larger than that of the oscillation layer 10a. Conversely, the thickness of the intermediate layer 22 is smaller than that of the oscillation layer 10a. You may change to
  • the spin injection layer 30 and the main pole 61 are there is an advantage that the processing of can be performed simultaneously, and the manufacturing process can be simplified.
  • the shape of the main pole 61 illustrated in FIG. 21 is described as an example, but the shape of the main pole 61 illustrated in FIG. 22 may be used.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is larger than that of the oscillation layer 10a, thereby shortening the inversion time of the spin injection layer and operating stably with high efficiency.
  • a recording head can be provided.
  • the film surface of the spin injection layer 30 is smaller than or equal to the surface of the main pole 61 facing the shield 62.
  • FIG. 29 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the magnetic recording head according to the third embodiment of the invention. As shown in FIG. 29, in the magnetic recording head 53 according to the third embodiment of the present invention, on the side of the oscillation layer 10a opposite to the intermediate layer 22, a smaller magnetic field is applied. A bias layer (third magnetic layer) 20 having a magnetic force is further provided.
  • the spin injection layer 30 is disposed closer to the shield 62 than the oscillation layer 10 a. That is, as in the magnetic recording head 51 illustrated in FIG. 1, in the configuration in which the main magnetic pole 61, the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22, the spin injection layer 30, and the shield 62 are arranged in this order, the main magnetic pole 61 and the oscillation layer 10a Between the layers, a bias layer 20 is provided.
  • the shield 62 is disposed on the leading side of the main pole 61, and the laminated structure 25 of the spin torque oscillator 10 is disposed between the main pole 61 and the shield 62. ing.
  • a plane in which the main pole 61 and the shield 62 face the stacked structure 25 is perpendicular to the stacking direction of the stacked structure 25.
  • the spin injection layer 30 and the oscillation layer 10a are parallel to the stacked direction. Are magnetized in the direction from the sensor 62 to the shield 62 or in the opposite direction.
  • the bias layer 20 is provided between the main magnetic pole 61 and the oscillation layer 10a.
  • the oscillation layer 10a includes a high Bs soft magnetic material (FeCo / NiFe laminated film) that generates a magnetic field at the time of oscillation. Then, the bias layer 20 applies a bias to the high Bs soft magnetic material layer by exchange coupling force. The coercive force of the bias layer 20 is smaller than the magnetic field applied from the main magnetic pole 61.
  • the laminated structure 25 is provided on the side of the oscillation layer (first magnetic layer) 10 a opposite to the intermediate layer 22, and the main magnetic pole 61 And a bias layer (third magnetic layer) 20 having a coercivity smaller than the magnetic field applied from the above.
  • the film thickness of the high Bs soft magnetic material to be the oscillation layer 10a is desirably 5 nm to 20 nm, and the film thickness of the bias layer 20 is desirably 10 nm to 60 nm.
  • the spin injection layer 30 an alloy magnetized and oriented in the direction perpendicular to the film surface is used.
  • the film thickness of the high Bs soft magnetic material to be the oscillation layer 10a, the layer thickness of the bias layer 20, and the layer thickness of the spin injection layer 30 are appropriately adjusted to be in a desired oscillation state.
  • An electrode (a first electrode 41 and a second electrode 42) for injecting a drive electron flow Ie for driving the spin torque oscillator 10, and the main magnetic pole 61 and the shield 62 are both used.
  • the back gap portions of the main pole 61 and the shield 62 are electrically isolated from each other.
  • the driving current density is desirably 5 ⁇ 10 7 A / cm 2 to 1 ⁇ 10 9 A / cm 2, and is appropriately adjusted to achieve a desired oscillation state.
  • the main magnetic pole 61 and the shield 62 are directly adjacent to the stacked structure 25, but the distance between the main magnetic pole 61 and the shield 62 and the stacked structure 25 is adjusted.
  • a metal body may be appropriately inserted between the main pole 61 and the shield 62, and the laminated structure 25, and the metal body may be used as an electrode (first electrode 41 and second electrode 42). .
  • the film surface of the spin injection layer 30 is set larger than that of the oscillation layer 10 a.
  • the dimension of the spin injection layer 30 in the direction perpendicular to the medium facing surface (Z-axis direction) is larger than the dimension in the direction perpendicular to the medium facing surface (Z-axis direction) of the oscillation layer 10a.
  • the dimension 62 is equal to or less than the dimension in the direction perpendicular to the medium facing surface (Z-axis direction) of the surface facing the stacked structure 25.
  • the dimension in the track width direction (Y-axis direction) of the spin injection layer 30 is larger than the dimension in the track width direction (Y-axis direction) of the oscillation layer 10a, and the surface where the shield 62 faces the laminated structure 25 Or less in the direction perpendicular to the medium facing surface (Z-axis direction).
  • the dimension of the spin injection layer 30 in the track width direction (Y axis direction) is larger than the dimension of the oscillation layer 10 a in the track width direction (Y axis direction), and the main magnetic pole 61 faces the stacked structure 25. It may be smaller than the dimension in the track width direction (Y-axis direction) of the surface to be measured.
  • the direction of the magnetic field applied from the main magnetic pole 61 to the spin torque oscillator 10 is reversed by the same action as described in the first embodiment.
  • the time for the magnetization of the spin injection layer 30 to reverse can be shortened.
  • FIG. 30 is a schematic perspective view illustrating the configuration and operation of a spin torque oscillator used in a magnetic recording head according to a third embodiment of the present invention.
  • the spin injection layer 30 and the bias layer 20 are magnetized in the positive direction by the magnetic field from the main magnetic pole 61.
  • the magnetic field applied to the oscillation layer 10 a is the sum S 3 of the magnetic field from the main magnetic pole 61 and the demagnetizing field of the spin injection layer 30 and the exchange coupling magnetic field S 2 from the bias layer 20.
  • the sum of these magnetic fields and the spin torque S1 from the spin injection layer are in balance, and the oscillation layer 10a oscillates.
  • Electrons having spins in the same direction as the spin injection layer 30 pass through the spin injection layer 30 in the electrons having passed through the oscillation layer 10 a from the main pole 61 side, but spins having spins in the reverse direction to the spin injection layer 30. Electrons are reflected at the interface between the intermediate layer 22 and the spin injection layer 30. As a result, the spin torque from the spin injection layer 30 acts on the oscillation layer 10a, precession occurs, and the magnetization oscillates.
  • the spin injection layer 30 and the bias layer 20 are magnetized for each write operation by the magnetic field from the main magnetic pole 61.
  • the demagnetizing effect of the oscillation layer 10a due to the secular change is significantly suppressed, and the spin torque oscillator 10 that oscillates stably can be created.
  • the oscillation frequency of the magnetization of the oscillation layer 10a is proportional to the magnetic field strength applied to the oscillation layer 10a, by applying the bias layer 20 to the oscillation layer 10a, the oscillation layer 10a can be operated at a higher frequency. Become.
  • the provision of the bias layer 20 enables writing to a high Hc medium compatible with ultra-high density recording.
  • the reversal time of the spin injection layer can be shortened, and a more efficient magnetic recording head can be provided which operates more stably.
  • a nonmagnetic layer may be inserted between the bias layer 20 and the oscillation layer 10a so as to obtain an optimum oscillation frequency. It is preferable to use a noble metal such as Cu, Pt, Au, Ag, Pd, or Ru as a material used for the nonmagnetic layer, and a nonmagnetic transition metal such as Cr, Ru, Wo, or W can also be used. It is.
  • the spin injection layer 30 and the oscillation layer 10a may be made of the materials described in regard to the first embodiment and the laminated film thereof.
  • the bias layer 20 described above can be provided in at least one of the magnetic recording heads 51 and 51a to 51t according to the first embodiment. Also, the bias layer 20 can be provided in at least one of the magnetic recording heads 52 and 52a to 52p according to the second embodiment.
  • FIG. 31 is a schematic plan view illustrating the configuration of the magnetic recording head according to the fourth embodiment of the invention. That is, the figure is a plan view when viewed from the side of the medium facing surface 61s of the magnetic recording head 61.
  • the magnetic recording head 54 according to the fourth embodiment of the present invention further includes a side shield 64 provided to face the side surface of the laminated structure 25.
  • the other configurations can be the same as those of the magnetic recording head described in the first to third embodiments described above. That is, the side shield 64 can be provided in any of the magnetic recording heads 51, 51a to t, 52, 52a to p, 53 described in the above embodiments. In the following, the case where the side shields 64 are provided in the magnetic recording head 51 according to the first embodiment will be described.
  • the side shield 64 has a shape integrated with the shield 62, but the side shield 64 may be provided separately from the shield 62.
  • the distance between the main pole 61 and the side shield 64 is shorter than the distance between the main pole 61 and the shield 62.
  • the side shields 64 it is possible to optimize the external magnetic field H ext applied from the main pole 61 to the spin torque oscillator 10. That is, in the case of the magnetic recording head having the shield 62, when the spin torque oscillator 10 and the main pole 61 are brought close to each other, a large magnetic field of several kOe to 20 kOe is applied from the main pole 61 to the spin torque oscillator 10 at the time of writing. The oscillation frequency of the spin torque oscillator 10 becomes excessively high.
  • the side shields 64 are provided on at least one side of the laminated structure 25 and the distance between the at least one side shield 64 and the main pole 61 is smaller than the distance between the main pole 61 and the shield 62. Since the magnetic field generated by the main magnetic pole 61 flows more to the side shield 64 side, it becomes possible to adjust the bias magnetic field (external magnetic field H ext ) applied to the spin torque oscillator 10 to an appropriate magnitude. .
  • the magnetic recording head 54 can optimize the external magnetic field H ext applied from the main pole 61 to the spin torque oscillator 10, and the generation efficiency of the high frequency magnetic field is high. It is possible to provide a magnetic recording head with a reduced inversion time.
  • the spin injection layer 30 may be provided in the entire region of the surface of the shield 62 facing the main magnetic pole 61. Also, it may be smaller than that.
  • the intermediate layer 22 has the same size as the oscillation layer 10a, the intermediate layer 22 has the same size as the surface of the shield 62 facing the main magnetic pole 61, It can be made smaller than that.
  • the size of the film surface of the oscillation layer 10 a is set to a size equal to or smaller than the size of the surface of the main pole 61 facing the shield 62.
  • the external magnetic field H ext from the main magnetic pole 61 is uniformly applied to the oscillation layer 10a, and stable oscillation can be realized.
  • the magnetic recording head according to the embodiment of the present invention described above can be incorporated into, for example, an integrated recording / reproducing magnetic head assembly and mounted in a magnetic recording apparatus.
  • the magnetic recording apparatus according to the present embodiment may have only the recording function, or may have both the recording function and the reproduction function.
  • FIG. 32 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the magnetic recording device according to the fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 33 is a schematic perspective view illustrating the configuration of a part of the magnetic recording device according to the fifth embodiment of the invention.
  • the magnetic recording device 150 according to the fifth embodiment of the present invention is a device of a type using a rotary actuator.
  • the recording medium disk 180 is mounted on the spindle motor 4 and is rotated in the direction of arrow A by a motor (not shown) responsive to a control signal from a drive control unit (not shown).
  • the magnetic recording device 150 according to the present embodiment may have a plurality of recording medium disks 180.
  • the head slider 3 for recording and reproducing information stored in the recording medium disk 180 has the configuration as described above, and is attached to the tip of the thin-film suspension 154.
  • the head slider 3 has, for example, one of the magnetic recording heads according to the above-described embodiments mounted near its tip.
  • the head slider 3 may be a so-called "contact traveling type" in which the head slider 3 contacts the recording medium disk 180.
  • the suspension 154 is connected to one end of an actuator arm 155 having a bobbin portion or the like for holding a drive coil (not shown).
  • a voice coil motor 156 which is a type of linear motor, is provided.
  • the voice coil motor 156 can be composed of a drive coil (not shown) wound up on the bobbin portion of the actuator arm 155, and a magnetic circuit consisting of a permanent magnet and an opposing yoke disposed so as to sandwich the coil. .
  • the actuator arm 155 is held by ball bearings (not shown) provided at upper and lower two locations of the bearing portion 157, and can be rotationally slid by the voice coil motor 156. As a result, the magnetic recording head can be moved to any position on the recording medium disk 180.
  • FIG. 33A illustrates the configuration of part of the magnetic recording device according to the present embodiment, and is an enlarged perspective view of the head stack assembly 160.
  • FIG. 33B is a perspective view illustrating a magnetic head assembly (head gimbal assembly) 158 which is a part of the head stack assembly 160.
  • the head stack assembly 160 extends from the bearing portion 157, the head gimbal assembly 158 extending from the bearing portion 157, and the bearing portion 157 in the direction opposite to the head gimbal assembly 158.
  • a support frame 161 supporting the coil 162 of the voice coil motor.
  • the head gimbal assembly 158 has an actuator arm 155 extending from the bearing portion 157 and a suspension 154 extending from the actuator arm 155.
  • a head slider 3 equipped with the magnetic recording head according to the embodiment of the present invention described above is attached. Then, as described above, one of the magnetic recording heads according to the embodiment of the present invention is mounted on the head slider 3.
  • a magnetic head assembly (head gimbal assembly) 158 includes a magnetic recording head according to an embodiment of the present invention, a head slider 3 on which the magnetic recording head is mounted, and the head slider 3.
  • a suspension 154 mounted at one end, and an actuator arm 155 connected to the other end of the suspension 154 are provided.
  • the suspension 154 has lead wires (not shown) for writing and reading signals, for heating the heater for adjusting the flying height, and for a spin torque oscillator, and the magnetic recording head incorporated in this lead wire and the head slider 3 Are electrically connected to the respective electrodes.
  • an electrode pad (not shown) is provided on the head gimbal assembly 158. In this specific example, eight electrode pads are provided. That is, two electrode pads for the coil of the main pole 61, two electrode pads for the magnetic reproducing element 71, two electrode pads for DFH (Dynamic Flying Height), an electrode pad for the spin torque oscillator 10 Two are provided.
  • a signal processing unit 190 which performs writing and reading of signals on the magnetic recording medium using the magnetic recording head.
  • the signal processing unit 190 is provided, for example, on the back side of the drawing of the magnetic recording device 150 illustrated in FIG.
  • the input / output lines of the signal processing unit 190 are connected to the electrode pads of the head gimbal assembly 158 and are electrically coupled to the magnetic recording head.
  • the magnetic recording device 150 is in a state where the magnetic recording medium, the magnetic recording head according to the above embodiment, and the magnetic recording medium and the magnetic recording head are separated or brought into contact with each other.
  • the recording medium disk 180 is used as the above-mentioned magnetic recording medium.
  • the movable portion described above can include the head slider 3.
  • the position control unit described above can include the head gimbal assembly 158.
  • the magnetic recording apparatus 150 uses the magnetic recording medium, the magnetic head assembly according to the embodiment of the present invention, and the magnetic recording medium using the magnetic recording head mounted on the magnetic head assembly. And a signal processing unit that performs writing and reading of the signal.
  • the inversion time of the spin injection layer can be shortened and stabilized by using the spin torque oscillator of the above embodiment and the magnetic recording head of the above embodiment. It is possible to provide a magnetic recording device capable of obtaining a high-efficiency high-frequency magnetic field to operate and realizing high-density magnetic recording.
  • the spin torque oscillator 10 can be provided on the trailing side of the main magnetic pole 61.
  • the magnetic recording layer 81 of the magnetic recording medium 80 first faces the spin torque oscillator 10 and then faces the main magnetic pole 61.
  • the spin torque oscillator 10 can be provided on the leading side of the main magnetic pole 61.
  • the magnetic recording layer 81 of the magnetic recording medium 80 first faces the main magnetic pole 61 and then faces the spin torque oscillator 10.
  • FIG. 34 is a schematic perspective view illustrating the configuration of the magnetic recording medium of the magnetic recording device according to the embodiment of the invention.
  • the magnetic recording medium 80 used in the magnetic recording apparatus according to the embodiment of the present invention is a vertically oriented multi-particle magnetic discrete track separated from each other by a nonmagnetic material (or air) 87. (Recording track) 86 is provided.
  • the magnetic recording medium 80 is rotated by the spindle motor 4 and moved in the medium moving direction 85, any one of the magnetic recording heads according to the above embodiments is provided, thereby forming the recording magnetization 84. be able to.
  • the magnetic recording medium 80 can be a discrete track medium in which adjacent recording tracks are formed through nonmagnetic members.
  • the medium magnetic particles are made into nano particles by using a medium magnetic material of high magnetic anisotropic energy (Ku) such as FePt or SmCo which can not be written by a conventional magnetic recording head by utilizing a high frequency magnetic field assisted recording method. It is possible to further miniaturize to the size of meter, and it is possible to realize a magnetic recording apparatus having a linear recording density much higher than before even in the recording track direction (bit direction). According to the magnetic recording apparatus according to the present embodiment, in the discrete magnetic recording medium 80, even a magnetic recording layer having high coercivity can be reliably recorded, and high-density and high-speed magnetic recording is possible. It becomes.
  • FIG. 35 is a schematic perspective view illustrating the configuration of another magnetic recording medium of the magnetic recording device according to the embodiment of the invention.
  • another magnetic recording medium 80 that can be used in the magnetic recording device according to the embodiment of the present invention has magnetic discrete bits 88 separated from each other by a nonmagnetic material 87.
  • the recording magnetization 84 can be formed by the magnetic recording head according to the embodiment of the present invention.
  • the magnetic recording medium 80 can be a discrete bit medium in which recording magnetic dots isolated through the nonmagnetic member are regularly arranged. .
  • the magnetic recording apparatus in the discrete magnetic recording medium 80, even a magnetic recording layer having high coercivity can be reliably recorded, and high-density and high-speed magnetic recording is possible. It becomes.
  • the spin torque oscillator is configured by setting the width (TS) in the recording track width direction of the spin torque oscillator 10 to the width (TW) of the recording track 86 or more and the recording track pitch (TP) or less. Since the decrease in coercivity of the adjacent recording track due to the leaked high frequency magnetic field generated from 10 can be significantly suppressed, the high frequency magnetic field assisted recording can be effectively performed only on the recording track 86 to be recorded.
  • 10 Tbits / inch 2 or more of 10 Tbits / inch 2 or more can be achieved by promoting the increase in magnetic anisotropy energy (Ku) and miniaturization of the magnetic discrete bit 88 as long as the thermal fluctuation resistance under the operating environment can be maintained. There is a possibility that a high-frequency magnetic field assisted recording apparatus with high recording density can be realized.
  • the present invention has been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
  • the present invention can be similarly implemented by appropriately selecting from the known range by those skilled in the art, As long as it can be obtained, it is included in the scope of the present invention.
  • what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.
  • the present invention it is possible to provide a highly efficient magnetic recording head, a magnetic head assembly, and a magnetic recording apparatus which shortens the inversion time of the spin injection layer and operates stably.

Landscapes

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Abstract

 主磁極と、前記主磁極と対向して設けられたシールドと、前記主磁極と前記シールドとの間に設けられた積層構造体であって、前記主磁極から印加される磁界よりも小さい保磁力を有する第1磁性体層と、膜面の大きさが前記第1磁性体層よりも大きい第2磁性体層と、前記第1磁性体層と前記第2磁性体層との間に設けられ、非磁性材料からなる中間層と、を有する積層構造体と、を備えたことを特徴とする磁気記録ヘッドが提供される。

Description

磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置
 本発明は、磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置に関する。
 1990年代においては、MR(Magneto-Resistive effect)ヘッドとGMR(Giant Magneto-Resistive effect)ヘッドの実用化が引き金となって、HDD(Hard Disk Drive)の記録密度と記録容量が飛躍的な増加を示した。しかし、2000年代に入ってから磁気記録媒体の熱揺らぎの問題が顕在化してきたために、記録密度増加のスピードが一時的に鈍化した。それでも、面内磁気記録よりも原理的に高密度記録に有利である垂直磁気記録が2005年に実用化されたことが牽引力となって、昨今、HDDの記録密度は年率約40%の伸びを示している。
 また、最新の記録密度実証実験では400Gbits/inchを超えるレベルが達成されており、このまま堅調に進展すれば、2012年頃には記録密度1Tbits/inchが実現されると予想されている。しかしながら、このような高い記録密度の実現は、垂直磁気記録方式を用いても、再び熱揺らぎの問題が顕在化するために容易ではないと考えられる。
 この問題を解消し得る記録方式として「高周波磁界アシスト記録方式」が提案されている(例えば特許文献1)。高周波磁界アシスト記録方式では、記録信号周波数よりも十分に高い、磁気記録媒体の共鳴周波数付近の高周波磁界を、媒体に局所的に印加する。この結果、媒体が共鳴し、高周波磁界が印加された部分の媒体の保磁力(Hc)がもとの保磁力の半分以下となる。この効果を利用して、記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、より高保磁力(Hc)かつ高磁気異方性エネルギー(Ku)の媒体への磁気記録が可能となる。しかし、この特許文献1に開示された手法では、コイルにより高周波磁界を発生させているので、媒体に高周波磁界を効率的に印加することが困難であった。
 そこで高周波磁界の発生手段として、スピントルク発振子を利用する手法が提案されている(例えば、特許文献2~3、及び、非特許文献1)。これらにより開示された技術においては、スピントルク発振子は、スピン注入層と、中間層と、磁性体層と、電極とからなる。電極を通じてスピントルク発振子に直流電流を通電すると、スピン注入層によって生じたスピントルクにより、磁性体層の磁化が強磁性共鳴を生じる。その結果、スピントルク発振子から高周波磁界が発生する。
 スピントルク発振子のサイズは数十ナノメートル程度であるため、発生する高周波磁界はスピントルク発振子の近傍の数十ナノメートル程度の領域に局在する。さらに高周波磁界の面内成分により、垂直磁化した媒体を効率的に共鳴すること可能となり、媒体の保磁力を大幅に低下させることが可能となる。この結果、主磁極による記録磁界と、スピントルク発振子による高周波磁界とが重畳した部分のみで高密度磁気記録が行われ、高保磁力(Hc)かつ高磁気異方性エネルギー(Ku)の媒体を利用することが可能となる。このため、高密度記録時の熱揺らぎの問題を回避できる。
 高周波磁界アシスト記録では、スピントルク発振子と主磁極とを近接させ、面内高周波磁界と記録磁界とを媒体内で効率的に重畳し、かつ、スピントルク発振子の発振周波数が媒体共鳴周波数とほぼ等しくすることが重要になる。しかし、スピントルク発振子と主磁極とを近接させた場合、書き込み時に主磁極からスピントルク発振子に数kOe~20kOeの大きな磁界が印加され、スピントルク発振子の発振周波数と発生磁界強度が書き込み磁界(記録磁界)の向きに応じて変化してしまう。このため、主磁極からの発生磁界の影響を相殺可能とするスピントルク発振子を備えた磁気ヘッド及びこれを用いた磁気記録装置を提供することが要求される。
 この問題を解消するため、電流を流さない状態では、主磁極からスピントルク発振子にかかる磁界とスピン注入層の磁化とが常に平行なスピントルク発振子を用いる方式が期待される。このスピントルク発振子に、スピン注入層から発振層へ膜面垂直方向に電流を通電すると、記録磁界の方向によらず、発振層の磁化はスピン注入層で反射される偏極電子からスピントルクを受けて歳差運動を生じる。発振層にかかるスピントルクと発振層の有効磁界とは、記録磁界の向きによらず同じ大きさでつりあっているので、記録磁界の方向が反転しても、スピントルク発振子の発振周波数と発生磁界強度が一定になることが期待できる。
 一方、各ビットにおける媒体反転は記録ヘッドからの書き込み磁界がそのビットに印加されている間になされる必要がある。書き込み磁界が反転すると、まずスピン注入層が反転を始める。スピン注入層が反転すると、発振層の磁化はスピン注入層のスピントルクを効果的に受けるようになり、発振復帰を始める。書き込み磁界が次のビットへ移動する前に、発振復帰を終えるためには、書き込み磁化の反転時間及びスピン注入層の磁化の反転時間及び発振層の磁化の発振復帰時間の和を短くすることが必要である。
 また、スピントルク発振子にスピン注入層から発振層へ膜面垂直方向に電流を通電する方式では、スピン注入層の磁化は、発振層を透過する偏極電子からスピントルクを受けるため、スピン注入層の着磁が不安定になる。その結果、発振層のスピン注入効率が落ちるという問題があった。
米国特許第6011664号明細書 米国特許出願公開第2005/0023938A1号明細書 米国特許出願公開第2005/0219771A1号明細書 IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS, VOL. 42, NO. 10, PP. 2670, "Bias-Field-Free Microwave Oscillator Driven by Perpendicularly Polarized Spin Current" by Xiaochun Zhu and Jian-Gang Zhu
 本発明は、スピン注入層の反転時間を短縮し、安定して動作する高効率の磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置を提供する。
 本発明の一態様によれば、主磁極と、前記主磁極と対向して設けられたシールドと、前記主磁極と前記シールドとの間に設けられた積層構造体であって、前記主磁極から印加される磁界よりも小さい保磁力を有する第1磁性体層と、膜面の大きさが前記第1磁性体層よりも大きい第2磁性体層と、前記第1磁性体層と前記第2磁性体層との間に設けられ、非磁性材料からなる中間層と、を有する積層構造体と、を備えたことを特徴とする磁気記録ヘッドが提供される。
 また、本発明の他の一態様によれば、主磁極と、前記主磁極と対向して設けられたシールドと、前記主磁極と前記シールドとの間に設けられた積層構造体であって、前記主磁極から印加される磁界よりも小さい保磁力を有する第1磁性体層と、膜面の大きさが前記第1磁性体層よりも大きい第2磁性体層と、前記第1磁性体層と前記第2磁性体層との間に設けられ、非磁性材料からなる中間層と、を有する積層構造体と、を有する磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、前記ヘッドスライダーを一端に搭載するサスペンションと、前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと、を備えたことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリが提供される。
 また、本発明の他の一態様によれば、磁気記録媒体と、主磁極と、前記主磁極と対向して設けられたシールドと、前記主磁極と前記シールドとの間に設けられた積層構造体であって、前記主磁極から印加される磁界よりも小さい保磁力を有する第1磁性体層と、膜面の大きさが前記第1磁性体層よりも大きい第2磁性体層と、前記第1磁性体層と前記第2磁性体層との間に設けられ、非磁性材料からなる中間層と、を有する積層構造体と、を有する磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、前記ヘッドスライダーを一端に搭載するサスペンションと、前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと、を有する磁気ヘッドアセンブリと、前記磁気ヘッドアセンブリに搭載された前記磁気記録ヘッドを用いて前記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、を備えたことを特徴とする磁気記録装置が提供される。
本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドが搭載されるヘッドスライダーの構成を例示する模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドに用いられるスピントルク発振子の構成を例示する模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの動作を例示する模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの動作を例示する別の模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの製造方法を例示する工程順模式的断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの一部の構成を例示する模式図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的側面図である。 本発明の第1の実施形態に係る別の磁気記録ヘッドの一部の構成を例示する模式図である。 本発明の第1の実施形態に係る別の磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的側面図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的側面図である。 本発明の第2の実施形態に係る別の磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的側面図である。 本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第3の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。 本発明の第3の実施形態に係る磁気記録ヘッドに用いられるスピントルク発振子の構成と作用を例示する模式的斜視図である。 本発明の第4の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的平面図である。 本発明の第5の実施形態に係る磁気記録装置の構成を例示する模式的斜視図である。 本発明の第5の実施形態に係る磁気記録装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。 本発明の実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録媒体の構成を例示する模式的斜視図である。 本発明の実施形態に係る磁気記録装置の別の磁気記録媒体の構成を例示する模式的斜視図である。
符号の説明
 3 ヘッドスライダー
 3A 空気流入側
 3B 空気流出側
 4 スピンドルモータ
 10 スピントルク発振子
 10a 発振層(第1磁性体層)
 10af 発振層膜
 15 レジスト
 16 埋め込み絶縁層
 16a、16b 絶縁層
 20 バイアス層(第3磁性体層)
 22 中間層
 22f 中間層膜
 25 積層構造体
 30 スピン注入層(第2磁性体層)
 30f スピン注入層膜
 41 第1電極
 41f 第1電極膜
 42 第2電極
 42f 第2電極膜
 51、51a~51t、52、52a~52p、53、54 磁気記録ヘッド
 60 書き込みヘッド部
 61 主磁極
 61f 主磁極膜
 61n 媒体対向面近傍部
 61s 媒体対向面
 62 シールド
 62f シールド膜
 62n 媒体対向面近接部
 63 励磁コイル
 64 サイドシールド
 70 再生ヘッド部
 71 磁気再生素子
 72a、72b 磁気シールド層
 80 磁気記録媒体
 81 磁気記録層
 82 媒体基板
 83 磁化
 84 記録磁化
 85 媒体移動方向
 86 記録トラック
 87 非磁性体
 88 磁性ディスクリートビット
 150 磁気記録装置
 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(磁気ヘッドアセンブリ)
 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
 190 信号処理部
 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係数などは、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係数が異なって表される場合もある。 
 また、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)
 本発明の第1の実施の形態に係る磁気記録ヘッドについて、多粒子系の垂直磁気記録媒体に記録する場合を想定して、説明する。 
 図1は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。 
 図2は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドが搭載されるヘッドスライダーの構成を例示する模式的斜視図である。 
 図3は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドに用いられるスピントルク発振子の構成を例示する模式的斜視図である。 
 図1に表したように、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッド51は、書き込みヘッド部60を有する。
 書き込みヘッド部60には、主磁極61と、シールド(リターンパス)62と、スピントルク発振子10と、が設けられている。スピントルク発振子10においては、発振層(第1磁性体層)10aと中間層22とスピン注入層(第2磁性体層)30とが積層されている。中間層22は、Cuなどの非磁性材料により形成することができる。
 なお、書き込みヘッド部60においては、主磁極61から記録磁界Hrを発生させるための励磁コイル63が設けられる。図1に例示した具体例では、励磁コイル63は、主磁極61の側面に設けられているが、励磁コイル63は、主磁極61とシールド62との間のバックギャップ部に設けても良い。
 なお、図1に表したように、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51には、さらに、再生ヘッド部70を設けることができる。 
 再生ヘッド部70は、第1磁気シールド層72aと、第2磁気シールド層72bと、第1磁気シールド層72aと第2磁気シールド層72bとの間に設けられた磁気再生素子71と、を有する。
 磁気再生素子71としては、GMR素子やTMR(Tunnel Magneto-Resistive effect)素子などを利用することが可能である。なお、再生分解能をあげるために、磁気再生素子71は、2枚の磁気シールド層、すなわち、第1及び第2磁気シールド層72a、72bの間に設置される。 
 そして、図1に表したように、磁気記録ヘッド51の媒体対向面に対向して磁気記録媒体80が設置される。そして、主磁極61は、磁気記録媒体80に記録磁界Hrを印加する。なお、磁気記録ヘッド51の媒体対向面は、磁気記録ヘッド51に対して設置される磁気記録媒体80に対向した主磁極61の主面である媒体対向面61sとすることができる。 
 図2に表したように、磁気記録ヘッド51は、ヘッドスライダー3に搭載される。ヘッドスライダー3は、例えばAl/TiCなどからなり、磁気ディスクなどの磁気記録媒体80の上を、浮上または接触しながら相対的に運動できるように設計され、製作される。
 ヘッドスライダー3は、空気流入側3Aと空気流出側3Bとを有し、磁気記録ヘッド51は、空気流出側3Bの側面などに配置される。これにより、ヘッドスライダー3に搭載された磁気記録ヘッド51は、磁気記録媒体80の上を浮上または接触しながら相対的に運動する。
 図1に表したように、磁気記録媒体80は、媒体基板82と、その上に設けられた磁気記録層81と、を有する。書き込みヘッド部60から印加される磁界により、磁気記録層81の磁化83が所定の方向に制御され、書き込みがなされる。なお、この時、磁気記録媒体80は、媒体移動方向85の方向に、磁気記録ヘッド51に対して相対的に移動する。 
 一方、再生ヘッド部70は、磁気記録層81の磁化の方向を読み取る。
 ここで、図1に表したように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の積層方向をX軸方向とし、主磁極61が磁気記録媒体80と対向する面に垂直な方向をZ軸方向とする。そして、X軸方向とZ軸方向とに垂直な方向をY軸方向とする。 
 すなわち、X軸方向はトラック進行方向であり、Y軸方向はトラック幅方向であり、Z軸方向は媒体面垂直方向である。
 既に説明したように、スピントルク発振子10は、発振層10aと、スピン注入層30と、発振層10aとスピン注入層30との間に設けられた中間層22を有する積層構造体25を有する。
 この時、図1に示した具体例においては、積層構造体25における積層順は、主磁極61の側に発振層10aが配置され、シールド62の側にスピン注入層30が配置される順番、すなわち、主磁極61、発振層10a、中間層22、スピン注入層30、及び、シールド62の順番であるが、後述するように逆の配置としても良い。すなわち、主磁極61、スピン注入層30、中間層22、発振層10a、及び、シールド62の順番に配置しても良い。
 以下では、図1に例示したように磁気記録ヘッド51が、主磁極61、発振層10a、中間層22、スピン注入層30、及び、シールド62の順番を有する場合として説明する。 
 すなわち、本具体例においては、記録磁界Hrと高周波磁界Hacとを効率よく重畳するために、発振層10aと主磁極61とが近接するように配置されている。
 中間層22としては例えばCuを用いることができる。 
 またスピン注入層30としては、中間層22のCuからなる下地の上で垂直配向することが知られているCo/Ni、Co/Pt、Co/Pdなどの交互積層人工格子を、または、CoFeB/CoPt積層(CoFeBが下地)やFePtを用いることができる。
 図3に表したように、積層構造体25の積層面の両側には一対の電極、すなわち、発振層10a側の第1電極41と、スピン注入層30側の第2電極42と、を設けることができる。ただし、第1及び第2電極41、42のそれぞれは、例えば、主磁極61またはシールド62のいずれかによって兼用されることができる。図1に表した具体例では、主磁極61と第1電極41とが兼用されており、シールド62と第2電極42とが兼用されている。
 このように、第1電極41(または主磁極61)、及び、第2電極42(またはシールド62)によって、積層構造体25に電流を通電することが可能である。
 すなわち、前記シールド62と前記主磁極61の少なくともいずれかを通じて、前記積層体構造25に電流が供給されることができる。
 発振層10aの保磁力の保磁力は、主磁極61から印加される磁界よりも小さい。
 一方、スピン注入層30の保磁力は、主磁極61から印加される磁界よりも小さく設定することができる。また、スピン注入層30とシールド62とは交換結合していても良い。すなわち、スピン注入層30とシールド62とは、直接または3nm以下のCuなどの非磁性層を介して積層されることにより、交換結合で一体化されても良い。
 そして、スピントルク発振子10においては、第1及び第2電極41、42(またはそれらと兼用されている導電体)を介して、発振層10aからスピン注入層30に向かう方向に駆動電子流Ieを流すことにより、発振層10aから高周波磁界を発生することができる。なお、駆動電流密度は、5×10A/cmから1×10A/cmにすることが望ましく、所望の発振状態になるように適宜調整される。
 このように、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51においては、スピン注入層(第2磁性体層)30から発振層10a(第1磁性体層)へ電流が通電可能とされている。
 以下、磁気記録ヘッド51の動作を説明する。 
 図4は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの動作を例示する模式的斜視図である。 
 図5は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの動作を例示する別の模式的斜視図である。 
 すなわち、図4は主磁極61からシールド62に向かって磁界が印加される場合を例示し、図5はシールド62から主磁極61に向かって磁界が印加される場合を例示している。なお、これらの図において、シールド62は省略されている。
 図4に表したように、主磁極61で発生した外部磁界Hextが、主磁極61からシールド62に向かう方向の磁界である場合、主磁極61からの外部磁界Hextがスピン注入層30の保磁力より大きいため、または、シールド62とスピン注入層30とが交換結合することにより、スピン注入層30は正方向(すなわち、X軸の正方向)に着磁する。この時、発振層10aからスピン注入層30へ駆動電子流Ieを流すことにより、発振層10aを通過した電子において、スピン注入層30と逆向きのスピンをもった電子が中間層22とスピン注入層30の界面で反射される。この電子のスピン角運動量が発振層10aの磁化に受け渡されることによるスピントルクの作用によって、発振層10aにおいて、有効磁界A2とスピントルクA1とがつりあい、発振層10aが歳差運動を起こし発振する。この結果、高周波磁界Hacが発生する。
 一方、図5に表したように、電流を流さない状態で、主磁極61で発生した外部磁界Hextが、シールド62から主磁極61に向かう方向の磁界である場合も、図4と同様に、主磁極61からの外部磁界Hextがスピン注入層30の保磁力よりも大きいため、スピン注入層30は負方向(すなわち、X軸の負方向)に着磁する。その結果、発振層10aにおいて、有効磁界A2とスピントルクA1とがつりあい、発振層10aが発振する。この場合においても、図4と同様に、発振層10aにはスピン注入層30からのスピントルクの作用によって、磁化が発振する。この結果、高周波磁界Hacが発生する。
 このように、磁気記録ヘッド51においては、主磁極61が発生する記録磁界Hrの方向によらず、主磁極61がスピントルク発振子10に印加する磁界方向と、発振層10aの磁化Mz方向と、スピン注入層30の磁化Mz方向と、は略平行で、発振層10aにおける発振周波数も発生磁界も変化しない。これにより、安定した高周波磁界アシスト記録が可能となる。なお、上記の「略平行」とは、数度の傾きも含む。
 なお、磁化方向を軸とした歳差運動により、安定した発振を実現するためには、発振層10aにおいては、トラック幅方向の寸法(Y軸方向の寸法)と、媒体対向面垂直方向の寸法(Z軸方向の寸法)と、を等しくすることが望ましい。
 そして、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51においては、スピン注入層30の膜面の面積は、発振層10aの膜面の面積よりも大きい。
 なお、図1及び図3に例示した磁気記録ヘッド51においては、スピン注入層30はシールド62に近接して設けられている。そして、本具体例では、スピン注入層30の膜面は、シールド62の膜面と同等またはそれよりも小さい形状である。すなわち、スピン注入層30のシールドに対向する膜面の大きさは、シールド62の主磁極に対向する膜面の大きさと同等またはそれよりも小さい形状である。
 なお、ここで、「膜面」とは成膜する時の原子堆積面のことである。図1に例示した磁気記録ヘッド51では、例えば、主磁極61となる膜の上に積層構造体となる膜を成膜し、さらに、積層構造体となる膜の上にシールド62となる膜を成膜する。そのため、膜面は、下地膜や基板の凹凸を反映した凹凸を有している。下地膜や基板が平面である場合は、膜面はその平面に平行な面であり、傾斜した形状や凹凸を有する面である場合には、膜面はその傾斜した形状や凹凸を有する面に沿った面である。
 スピン注入層10の膜面の大きさは、発振層10aの膜面よりも大きければ良く、シールド62の主磁極61に対向する面と同等であっても良く、また、シールド62の主磁極61に対向する面よりも小さくても良い。
 図1及び図3に示した具体例では、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長い。そして、Z軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。これにより、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく設定されている。
 従来技術では、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30からなる積層構造体25は一括成膜後にパターニングして形成されており、スピン注入層30の断面形状(膜面に平行な平面の形状)は発振層10aと同等である。従って、スピン注入層30の膜面の面積は、発振層10aの膜面の面積と同等である。
 これに対し、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51においては、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく設定されている。これにより、以下説明するように、主磁極61からスピントルク発振子10にかかる磁界の向きが反転した際に、スピン注入層30の磁化が反転する時間を短縮することができる。
 スピン注入層30の磁化反転の高速化には、スピン注入層30の面内方向の磁気異方性が大きくなるか、垂直方向の磁気異方性が小さくなることが重要である。一般的に結晶磁気異方性と形状磁気異方性を考慮した垂直方向に対する実効的な異方性磁界Hkeffは、下記のように表すことができ、この異方性磁界Hkeffの値が小さいほど磁化反転時間が短くなる。 

   Hkeff = H -Nd・Bs

 ここで、Hはスピン注入層30の垂直方向の結晶異方性磁界であり、Bsはスピン注入層30の飽和磁束密度(すなわち飽和磁化をMsとすると4πMs)であり、Ndはスピン注入層30の反磁界係数である。
 本実施形態に係る磁気記録ヘッド51においては、従来例よりもスピン注入層30の膜面の面積が大きく、大きな反磁界係数Ndを有する。この結果、主磁極61からスピントルク発振子10にかかる磁界の向きが反転した際に、スピン注入層30の磁化が反転する時間を短縮することができる。
 例えば、CoPtの場合、飽和磁束密度Bsが14.6kOe(飽和磁化が1150emu/cc)であり、垂直異方性磁界Hkが14kOeである。この時、反磁界係数Ndが、0.5から10%程度増加すると、実効的な垂直磁気異方性磁界Hkeffは、10%程度減少する。
 本実施形態に係る磁気記録ヘッド51では、スピン注入層30の膜面の面積が大きく、大きな反磁界係数Ndを有する。従って、スピン注入層30がバイアス磁界(外部磁界Hext)の方向に向きを変えていく時間、すなわち反転時間τを短縮することができる。
 さらに、以上の反転時間短縮の効果に加えて、スピン注入層30の膜面の面積を大きくすることにより、主磁極61からの外部磁界Hextによってスピン注入層30が着磁される際に、スピン注入層30の磁化が発振層10aを透過する偏極電子からスピントルクを受けても、スピン注入層30が安定して着磁される効果がある。これは、スピン注入層30において、通電領域の磁化が、非通電領域の磁化からの交換結合力の影響を受けて安定化するためである。
 このように、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51によれば、スピン注入層30の磁化は、主磁極61からスピントルク発振子10に加わる外部磁界Hextによって効率よく反転し、反転後は安定して着磁する。すなわち、反転時間τが短縮される。
 すなわち、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51によれば、スピン注入層の反転時間を短縮し、安定して動作する高効率の磁気記録ヘッドが提供できる。
 さらに、図1に例示したように、主磁極61あるいはシールド62と、電極と、が兼用されると、または、電極が非常に薄くなると、主磁極61あるいはシールド62と、スピン注入層30との間を、交換結合力が作用するほど狭くすることが可能になる。この交換結合により、スピン注入層30の磁化は、シールド62あるいは主磁極61の磁化と一体化して動くことが可能となり、記録磁界Hrの反転と同速度でスピン注入層30を反転できる。さらに、膜面垂直方向に磁気異方性を有するスピン注入層30を用いることで、発振層10a側のシールド62あるいは主磁極61の表面磁化が、発振層10aからのスピントルクにより揺らぐことを抑制でき、安定な発振動作が実現できる。
 すなわち、図1に示したように、主磁極61及びシールド62の少なくともいずれかと、電極(第1電極41及び第2電極42)と、を兼用すると、反転時間短縮効果を更に上回る効果が得られる。シールド62(または主磁極61)に垂直磁気異方性のスピン注入層30を、直接または極薄層(交換結合が伝わる数nm厚以下)を介して積層した構造にすることで、主磁極61あるいはシールド62と、スピン注入層30との間を、交換結合力が作用するほど狭くすることが可能になる。この交換結合により、スピン注入層30の磁化は、シールド62あるいは主磁極61の磁化と一体化して動くことが可能となり、記録磁界Hrの反転と同速度でスピン注入層30を反転できる。
 なお、本実施形態に係る磁気ヘッド51においては、スピン注入層30がシールド62とは別に設けられている。このため、シールド62とスピン注入層30とが兼用され、シールド62をスピン注入層30とした場合と比べて、発振層10aからスピン注入層30に加わるスピントルクにより生じる磁化揺らぎ問題が抑制され、発振動作が安定する。
 なお、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51において、中間層22の膜面の大きさは任意である。すなわち、中間層22の膜面の形状は、発振層10a及びスピン注入層30とは独立して任意に設定できる。以下では、説明を簡単にするため、中間層22の膜面の大きさは、発振層10aと同等である場合として説明する。または、発振層10a及び中間層22の膜面の形状が連続的に変化する場合として説明する。
 以下、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51の製造方法の一例について説明する。
 図6は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの製造方法を例示する工程順模式的断面図である。 
 本具体例では、第1電極41が主磁極61で兼用され、第2電極42がシールド62で兼用される例である。
 まず、図6(a)に表したように、例えば、主磁極61とその周りの絶縁層16aを形成した後、主磁極61及び絶縁層16aの上に、発振層10aとなる発振層膜10af、及び、中間層22となる中間層膜22fを成膜する。
 そして、図6(b)に表したように、フォトリソグラフィによって所定の形状のレジスト15を形成する。 
 そして、図6(c)に表したように、例えば、イオンミリング法により、レジスト15から露出した中間層膜22f及び発振層膜10afを除去する。このようにして、中間層22及び発振層10aが形成される。 
 そして、図6(d)に表したように、レジスト15を除去する。
 そして、図6(e)に表したように、主磁極61及び絶縁層16aの上、並びに、発振層10a及び中間層22の側面に、埋め込み絶縁層16を埋め込み成膜する。
 そして、図6(f)に表したように、中間層22及び埋め込み絶縁層16の上に、スピン注入層30となるスピン注入層膜30f、及び、シールド62となるシールド膜62fを成膜する。 
 この時、スピン注入層膜30fの成膜前に、CMP(Chemical Mechanical Polishing)処理やイオンミリングを行い、埋め込み絶縁層16と中間層22とを面一に平坦化しても良い。
 そして、この後、スピン注入層膜30f及びシールド膜62fを、フォトリソグラフィ工程などで、適宜パターニングを行う。なお、この時、スピン注入層30の膜面が発振層10aの膜面よりも大きくなるようにパターニングされる。これにより、スピン注入層30及びシールド62が形成される。 
 そして、この後、スピン注入層30及びシールド62の側面(及びその上)に絶縁膜16を成膜し、必要に応じてCMPなどにより平坦化し、整形する。
 このようにして、図1及び図3に例示したように、スピン注入層30の膜面が発振層10aよりも大きい構成(さらに、主磁極61とシールド62が電極を兼用する構造)を有する、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51が形成できる。
 本具体例のように、シールド62を電極と兼用する場合には、スピン注入層30の大きさとシールド62の大きさを概ね一致させることにより、シールド62とスピン注入層30の一括パターニングが可能となり、工程数が低減できる。
 なお、この時、シールド62の主磁極61に対向する部分の側面(シールド62の主磁極61に対向する面に対して非平行な面)と、スピン注入層30の側面(膜面に対して非平行な面)と、は、同一平面上に配置される。
 なお、上記の製造方法において、既に説明したように、第1電極41及び第2電極42の少なくともいずれかを、主磁極61またはシールド62と別に設けることもできる。 
 図7は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。 
 本具体例は、第1電極41及び第2電極42が、主磁極61及びシールド62とは別に設けられる例である。
 まず、図7(a)に表したように、例えば、図示しない主磁極の上に、第1電極41となる第1電極膜41f、発振層10aとなる発振層膜10af、中間層22となる中間層膜22fを成膜する。 
 そして、図7(b)に表したように、フォトリソグラフィによって所定の形状のレジスト15を形成する。 
 そして、図7(c)に表したように、例えば、イオンミリング法により、レジスト15から露出した中間層膜22f及び発振層膜10afを除去する。このようにして、中間層22及び発振層10aが形成される。 
 そして、図7(d)に表したように、レジスト15を除去する。 
 そして、図7(e)に表したように、第1電極膜41fの上、並びに、発振層10a及び中間層22の側面に、埋め込み絶縁層16を埋め込み成膜する。 
 そして、図7(f)に表したように、中間層22及び埋め込み絶縁層16の上に、中間層22を新たに形成・継ぎ足して(図示していない)、スピン注入層30となるスピン注入層膜30f、第2電極42となる第2電極膜42f、及び、シールド62となるシールド膜62fを成膜する。この時、スピン注入層膜30fの成膜前に、CMP処理やイオンミリングを行い、埋め込み絶縁層16と中間層22とを面一に平坦化しても良い。 
 そして、この後、スピン注入層膜30f、第2電極膜42f及びシールド膜62fを、フォトリソグラフィ工程などで、適宜パターニングを行う。この時、スピン注入層30の膜面が発振層10aよりも大きくなるようにパターニングされる。 
 これにより、スピン注入層30、第2電極42及びシールド62形成される。このようにして、スピン注入層30の膜面が発振層10aよりも大きい構成を有する、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51が形成できる。
 本実施形態に係る磁気記録ヘッド51において、第1及び第2電極41、42には、Ti、Cuなどの電気抵抗が小さく、酸化されにくい材料を用いることができる。ただし、既に説明したように、第1及び第2電極41、42の少なくともいずれかは、主磁極61及びシールド62の一方及び他方と兼用されても良い。 
 電極(第1電極41及び第2電極42の少なくともいずれか)と兼用した主磁極61やシールド62と、発振層30との間には、Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Cr、Ta、Nb、Zr、Hf、Ti、Cuなどスピントルクの伝播や交換結合を調整するために、または、発振層10aもしくはシールド62の下地となるので、その結晶成長に適する中間層を設けてもよい。
 中間層22には、Cu、Au、Agなどのスピン透過率の高い非磁性材料を用いることができる。中間層22の膜厚は、1原子層から3nmとすることが望ましい。これにより発振層10aとスピン注入層30の交換結合を少なくすることが可能となる。
 発振層10aには、発振時に磁界を発生する高Bs軟磁性材料を用いることができ、発振層10aの層厚は、5nmから20nmとすることが望ましい。発振層10aの層厚を厚めにすることにより、発生磁界強度を大きくすることができる。
 スピン注入層30は、膜面直方向に磁化配向した材料からなっており、層厚は、2nmから60nmとすることが望ましい。
 発振層10aには、CoFe、CoNiFe、NiFe、CoZrNb、FeN、FeSi、FeAlSi、FeCoAl、FeCoCu等の、比較的、飽和磁束密度が大きく膜面内方向に磁気異方性を有する軟磁性体層や、膜面内方向に磁化が配向したCoCr系の磁性合金膜を用いることができる。
 スピン注入層30には、中間層22のCuからなる下地の上で垂直配向することが知られているCo/Ni、Co/Pt、Co/Pdなどの交互積層人工格子を、または、CoFeB/CoPt積層(CoFeBが下地)やFePtを用いることができる。あるいは、膜面直方向に磁化配向したCoCrPt、CoCrTa、CoCrTaPt、CoCrTaNb等のCoCr系磁性、TbFeCo等のRe-TM系アモルファス合金磁性体層、SmCo系合金磁性体層等、垂直配向性に優れた材料も用いることができる。また、複数の上記材料を積層しても良い。これにより、スピン注入層30の飽和磁束密度及び異方性磁界を調整することができる。
 主磁極61及びシールド62には、FeCo、CoFe、CoNiFe、NiFe、CoZrNb、FeN、FeSi、FeAlSi等の、比較的、飽和磁束密度の大きい軟磁性体層を用いることができる。
 また、主磁極61は、媒体対向面61sの側の部分と、それ以外の部分の材料を別々の材料としても良い。すなわち、例えば、磁気記録媒体80やスピントルク発振子10に発生する磁界を大きくするため、媒体対向面61sの側の部分の材料を、飽和磁束密度の特に大きいFeCo、CoNiFe、FeN等とし、それ以外の部分は、特に透磁率が高いNiFe等にしても良い。
 また、図1に例示したように、磁気記録媒体80やスピントルク発振子10に発生する磁界を大きくするために、主磁極61の媒体対向面61sの側の形状を、バックギャップ部より小さくしても良い。これにより、磁束が媒体対向面61sの側の部分に集中し、高強度の磁界を発生することが可能となる。
 なお、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51においては、発振層10a及びスピン注入層30の保磁力は、主磁極61からスピントルク発振子10にかかる磁界よりも小さい。このようにすることで、スピン注入層30の磁化方向と、発振層10aの磁化方向とを、主磁極61で発生する記録磁界Hrの方向によらず常に平行に保ち、発振条件が書き込み方向に依存しないようにすることができる。
 また、主磁極61及びスピントルク発振子10のみからなる書き込みヘッドでは、主磁極61から発生する磁界が、主磁極61と磁気記録媒体80との間に主に発生し、スピントルク発振子10に充分に印加できず、主磁極61から発生する磁界がスピン注入層30の保磁力よりも小さくなる場合がある。そのため、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51においては、主磁極61から発生した磁界を吸い込むシールド62が設けられる。
 すなわち、主磁極61と対向するようにシールド62を設け、主磁極61とシールド62との間に、スピントルク発振子10が設けられる。主磁極61とシールド62との間の距離や、主磁極61の形状を調整することにより、スピントルク発振子10への印加磁界の最適化が可能である。主磁極61とシールド62の距離が遠いと主磁極61からの磁界は磁気記録媒体80内で垂直方向となるが、この距離を近づけることにより、磁気記録媒体80内で垂直方向に対し斜めの磁界が生じることとなり、この斜め磁界によってより低い磁界で磁気記録媒体80の磁化を反転しやすいというメリットがある。
 なお、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51において、再生ヘッド部70の各要素、及び、上記の書き込みヘッド部60の各要素は、図示しないアルミナやSiO等の絶縁体により分離される。また、例えば、スピントルク発振子10は、図示しない適切な基板の上や下地の上に形成され、図示しないアルミナやSiO等の絶縁体により、他の回路と分離される。
 図8は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの一部の構成を例示する模式図である。 
 すなわち、同図は、主磁極61及びシールド62の構成の1つの具体例を示しており、主磁極61及びシールド62のみが抜き出されて描かれている。そして同図(a)は、図1においてY軸方向の負から正の方向に向けて見た時の平面図であり、(b)はZ軸の負から正の方向に向けて(すなわち媒体対向面61sに向かう方向から)見た時の平面図であり、同図(c)はX軸方向の負から正の方向に向けて主磁極61を見た時の平面図であり、同図(d)はX軸方向の正から負の方向に向けて見た時のシールド62の平面図である。
 図8(a)~(d)に表したように、主磁極61は媒体対向面61sを有しており、その媒体対向面61sの近傍である媒体対向面近傍部61nは、X軸方向から見た平面視において、例えば、ほぼ矩形の形状を有している。そして、主磁極61は、媒体対向面61sから遠い部分では、媒体対向面近傍部61nよりもY軸方向の幅が広くなる形状を有することができる。
 一方、シールド62は、主磁極61の媒体対向面61sの近傍部分において主磁極61と近接し、主磁極61の媒体対向面61sから離れた部分では、シールド62と主磁極61との距離が拡大する形状を有することができる。そして、シールド62において、主磁極61の媒体対向面近傍部61に対して近接している媒体対向面近接部62nが設けられており、後述するように、媒体対向面近傍部61nと媒体対向面近接部62nとの間に、発振層10aと中間層22とが設けられる。
 また、主磁極61の媒体対向面61sから離れた部分において、主磁極61とシールド62とは、再び近接している。この時、主磁極61とシールド62との間に間隙61gが設けられ、主磁極61とシールド62との絶縁性を確保するために、間隙61gには、例えば厚さが5オングストローム以上の絶縁層を設けることができる。また、主磁極61とシールド62との磁気的結合を確保するために、この絶縁膜の厚さ(すなわち間隙61gにおける主磁極61とシールド62との間の距離)を、1nm~2nm以下とすることが望ましい。
 図9は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的側面図である。 
 すなわち、同図は、磁気記録ヘッドをY軸方向から見た時の側面図である。そして、同図は、本実施形態に係る磁気記録ヘッドの各種の構成を例示している。 
 図9(a)に表したように、発振層10aと中間層22とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設け、スピン注入層30を、シールド62の主磁極61に対向する面の全ての領域において、シールド62の主磁極61の側に設けることができる。すなわち、X軸方向から見た時の、スピン注入層30及びシールド62の形状は同一である。この時、スピン注入層30及びシールド62の形状の加工を同時に実施することができ、製造上有利である。この場合、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、シールド62と同等の大きさである。 
 なお、スピン注入層30の膜面の大きさがシールド62と同等である時、中間層22の膜面の大きさをシールド62と同等としても良い。
 図9(b)に表したように、発振層10aと中間層22とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設け、スピン注入層30を、シールド62の主磁極61に対向する面の一部において、シールド62の主磁極61の側に設けることができる。なお、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、シールド62よりも小さい。
 図9(c)に表したように、発振層10aと中間層22とスピン注入層30とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設けることができる。この時、スピン注入層30の膜面の形状は、シールド62の媒体対向面近接部62nの主磁極61に対向する側の面の形状と同等とされている。そして、発振層10aと中間層22とは、スピン注入層30の膜面よりも小さく形成されている。この場合も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、シールド62よりも小さい。
 図9(d)に表したように、発振層10aと中間層22とシールド62とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設けることができる。この時、スピン注入層30の膜面は、シールド62の媒体対向面近接部62nの主磁極61に対向する側の面よりも小さく設定されている。そして、発振層10aと中間層22とは、スピン注入層30の膜面よりも小さく形成されている。この時も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、シールド62よりも小さい。 
 このように、スピン注入層30は、各種の形状を有することができる。
 なお、図8に例示したように、主磁極61の媒体対向面近傍部61nは、高さ(ネックハイト)61hと、幅61wと、を有している。一方、シールド62の媒体対向面近接部62nは、高さ62hと幅62wを有している。
 そして、例えば、主磁極61の媒体対向面近傍部61nの幅61wが、シールド62の媒体対向面近接部62nの幅62wよりも小さく設定され、そして、主磁極61の媒体対向面近傍部61nの高さ61hが、シールド62の媒体対向面近接部62nの高さ62hよりも高く設定されても良い。
 このような場合においては、発振層10aの膜面の幅(Y軸方向の長さ)は、幅61w以下とすることができる。そして、発振層10aの膜面の高さ(Z軸方向の長さ)は、高さ62h以下とすることができる。
 すなわち、発振層10aの膜面は、主磁極61のシールド62に対向する面の第1幅(Y軸方向の幅61w)及び第1高さ(Z軸方向の幅61h)、並びに、シールド62の主磁極61に対向する面の第2幅(Y軸方向の幅62w)及び第2高さ(Z軸方向の高さ62h)において、前記第1幅と前記第2幅のうちの狭い方と、前記第1高さと前記第2高さのうちの低い方と、で規定される面よりも小さいか、または、同等とすることができる。
 このようにすることで、主磁極61からの外部磁界Hextが、発振層10aの全体に比較的均一に印加され、より安定した発振が可能になるメリットがある。
 スピン注入層30と、主磁極61またはシールド62と、の間に電極を設けるなどして、スピン注入層30と、主磁極61またはシールド62と、の間に、交換結合力が作用しない場合には、主磁極61からの外部磁界Hextが、スピン注入層30の全体に比較的均一に印加されることが望ましい。これは、スピン注入層30の磁化を効率良く反転させるためである。
 すなわち、スピン注入層30の膜面も、主磁極61のシールド62に対向する面の第1幅(Y軸方向の幅61w)及び第1高さ(Z軸方向の幅61h)、並びに、シールド62の主磁極61に対向する面の第2幅(Y軸方向の幅62w)及び第2高さ(Z軸方向の高さ62h)において、前記第1幅と前記第2幅のうちの狭い方と、前記第1高さと前記第2高さのうちの低い方と、で規定される面よりも小さいか、または、同等とすることができる。
 ただし、この場合においてもスピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく設定される。このようにすることで、スピン注入層30の反転時間を短縮し、より安定した動作が可能となるメリットがある。
 なお、図9において、中間層22の膜面の形状は、発振層10aと同等の形状である場合が例示されているが、既に説明したように、中間層22の膜面の大きさや形状は任意である。例えば、中間層22の膜面の大きさは、発振層10a、または、スピン注入層30と、同等とすることができる。これにより、これらの膜の形状の加工を同時に行うことができ、製造上有利である。
 図10は、本発明の第1の実施形態に係る別の磁気記録ヘッドの一部の構成を例示する模式図である。 
 すなわち、同図は、主磁極61及びシールド62の構成の別の具体例を示しており、主磁極61及びシールド62のみが抜き出して描かれている。そして同図(a)は、図1においてY軸方向の負から正の方向に向けて見た時の平面図であり、同図(b)はZ軸の負から正の方向に向けて(すなわち媒体対向面61sに向かう方向から)見た時の平面図であり、同図(c)はX軸方向の負から正の方向に向けて主磁極61を見た時の平面図であり、同図(d)はX軸方向の正から負の方向に向けて見た時のシールド62の平面図である。
 図10(a)~(d)に表したように、主磁極61は媒体対向面61sを有しており、その媒体対向面61sの近傍の媒体対向面近傍部61nは、X軸方向から見たときの平面視において、例えば、ほぼ矩形の形状を有している。そして、主磁極61は、媒体対向面61sから遠い部分では、Z軸の正の方向に進むに従ってY軸方向及びX軸方向の幅が、媒体対向面近傍部61nよりも広くなる形状を有することができる。
 一方、シールド62は、主磁極61の媒体対向面61sの近傍部分において主磁極61と近接し、主磁極61の媒体対向面61sから離れた部分では、シールド62と主磁極61との距離が拡大する形状を有することができる。そして、シールド62において、主磁極61の媒体対向面近傍部61に対して近接している媒体対向面近接部62nが設けられている。
 また、主磁極61の媒体対向面61sから離れた部分において、主磁極61とシールド62とは、再び近接し、主磁極61とシールド62との間に間隙61gが設けられる。この場合も、間隙61gには、例えば厚さが5オングストローム以上の絶縁層を設けることができる。この絶縁膜の厚さは、1nm~2nm以下とすることが望ましい。
 図11は、本発明の第1の実施形態に係る別の磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的側面図である。 
 すなわち、同図は、磁気記録ヘッドをY軸方向から見た時の側面図である。そして、同図は、本実施形態に係る別の磁気記録ヘッドの各種の構成を例示している。 
 図11(a)に表したように、発振層10aと中間層22とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設け、スピン注入層30を、シールド62の主磁極61に対向する面の全ての領域において、シールド62の主磁極61の側に設けることができる。すなわち、X軸方向から見た時の、スピン注入層30及びシールド62の形状は同一である。この時、スピン注入層30及びシールド62の形状の加工を同時に実施することができ、製造上有利である。この場合、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、シールド62と同等の大きさである。 
 なお、スピン注入層30の膜面の大きさが、シールド62と同等である時、中間層22の膜面の大きさもシールド62と同等としても良い。
 図11(b)に表したように、発振層10aと中間層22とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設け、スピン注入層30を、シールド62の主磁極61に対向する面の一部において、シールド62の主磁極61の側に設けることができる。なお、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、シールド62よりも小さい。
 図11(c)に表したように、発振層10aと中間層22とスピン注入層30とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設けることができる。この時、スピン注入層30の膜面の形状は、シールド62の媒体対向面近接部62nの主磁極61に対向する側の面の形状と同等とされている。そして、発振層10aと中間層22とは、スピン注入層30の膜面よりも小さく形成されている。この場合も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、シールド62よりも小さい。
 図11(d)に表したように、発振層10aと中間層22とシールド62とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設けることができる。この時、スピン注入層30の膜面は、シールド62の媒体対向面近接部62nの主磁極61に対向する側の面よりも小さく設定されている。そして、発振層10aと中間層22とは、スピン注入層30の膜面よりも小さく形成されている。この時も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、シールド62よりも小さい。 このように、スピン注入層30は、各種の形状を有することができる。
 なお、この場合も、図10に例示したように、主磁極61の媒体対向面近傍部61nは、高さ(ネックハイト)61hと、幅62wと、を有している。一方、シールド62の媒体対向面近接部62nは、高さ62hと幅62wを有している。
 そして、例えば、主磁極61の媒体対向面近傍部61nの幅61wが、シールド62の媒体対向面近接部62nの幅62wよりも小さく設定され、そして、主磁極61の媒体対向面近傍部61nの高さ61hが、シールド62の媒体対向面近接部62nの高さ62hよりも高く設定されても良い。
 この場合も、発振層10aの膜面は、主磁極61のシールド62に対向する面の第1幅(Y軸方向の幅61w)及び第1高さ(Z軸方向の幅61h)、並びに、シールド62の主磁極61に対向する面の第2幅(Y軸方向の幅62w)及び第2高さ(Z軸方向の高さ62h)において、前記第1幅と前記第2幅のうちの狭い方と、前記第1高さと前記第2高さのうちの低い方と、で規定される面よりも小さいか、または、同等とすることができる。
 そして、スピン注入層30の膜面も、主磁極61のシールド62に対向する面の第1幅(Y軸方向の幅61w)及び第1高さ(Z軸方向の幅61h)、並びに、シールド62の主磁極61に対向する面の第2幅(Y軸方向の幅62w)及び第2高さ(Z軸方向の高さ62h)において、前記第1幅と前記第2幅のうちの狭い方と、前記第1高さと前記第2高さのうちの低い方と、で規定される面よりも小さいか、または、同等とすることができる。ただし、この場合においてもスピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく設定できる。
 このようにすることで、主磁極61からの外部磁界Hextが、スピン注入層30の全体に比較的均一に印加されるので、より安定した動作が可能となるメリットがある。
 なお、図11において、中間層22の膜面の形状は、発振層10aと同等の形状である場合としたが、既に説明したように、中間層22の膜面の形状は任意である。例えば、中間層22の膜面の大きさは、発振層10a、または、スピン注入層30と、同等とすることができる。これにより、これらの膜の形状の加工を同時に行うことができ、製造上有利である。
 以上説明した本実施形態に係る磁気記録ヘッド51は各種の変形が可能である。 
 図12は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの変形例を示す模式的斜視図である。 
 図13は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 図14は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 図15は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 図16は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 図17は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 図18は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 以下説明する磁気記録ヘッドの各種の変形例では、発振層10a側に主磁極61が設けられ、スピン注入層30側にシールド62が設けられる例である。以下では、発振層10aとスピン注入層30について特に説明し、その他の構成要素、すなわち、主磁極61、シールド62及び中間層22についての説明は適宜省略する。
 図12(a)に表したように、磁気記録ヘッド51aでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の両方が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、なお、Z軸方向の長さ(高さ)は、発振層10aと同様である例である。すなわち、磁気記録ヘッド51aは、既に説明した磁気記録ヘッド51と同様の形状である。
 図12(b)に表したように、磁気記録ヘッド51bでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長い。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Y軸の負側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Y軸の正側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Z軸方向の長さ(高さ)は、発振層10aと同様である例である。
 図12(c)に表したように、磁気記録ヘッド51cでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長い。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Y軸の正側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Y軸の負側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Z軸方向の長さ(高さ)は、発振層10aと同様である例である。
 図13(a)に表したように、磁気記録ヘッド51dでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の両方が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 図13(b)に表したように、磁気記録ヘッド51eでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長い。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Z軸の正側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Z軸の負側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 図13(c)に表したように、磁気記録ヘッド51fでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長い。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(X軸の負側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Z軸の正側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 以上の磁気記録ヘッド51a~fでは、発振層10a及び中間層22の膜面の形状が同等であり、スピン注入層30の膜面の形状が、発振層10aと階段状に変化している例である。この時、発振層10a及び中間層22の膜面の形状が連続して、例えばテーパ形状のように、変化しても良く、また、スピン注入層30の膜面の形状が、例えばテーパ状に変化しても良い。
 また、以下説明する磁気記録ヘッド51g~51lでは、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が、連続的に変化する例である。 
 すなわち、図14(a)に表したように、磁気記録ヘッド51gでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の両方が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。なお、Z軸方向の長さ(高さ)は、発振層10aと同様である例である。
 図14(b)に表したように、磁気記録ヘッド51hでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Y軸の負側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Y軸の正側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Z軸方向の長さ(高さ)は、発振層10aと同様である例である。
 図14(c)に表したように、磁気記録ヘッド51iでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長く、そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Y軸の正側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Y軸の負側の側面)は、発振層10aの側面同じ平面内にある。なお、Z軸方向の長さ(高さ)は、発振層10aと同様である例である。
 図15(a)に表したように、磁気記録ヘッド51jでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の両方が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 図15(b)に表したように、磁気記録ヘッド51kでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長い。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Z軸の正側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Z軸の負側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 図15(c)に表したように、磁気記録ヘッド51lでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長く、そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(X軸の負側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Z軸の正側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。 
 これらの磁気記録ヘッド51g~51lでは、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状がX軸に平行な方向において変化している例であり、この場合、スピン注入層30の、X軸に関しての平均の膜面が、発振層10aよりも大きく設定される。
 また、図16(a)に表したように、磁気記録ヘッド51mでは、スピン注入層30のY軸方向及びZ軸方向の長さ(幅と高さ)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な4つの側面が、発振層10aの側面よりも突出している。
 図16(b)に表したように、磁気記録ヘッド51nでは、スピン注入層30のY軸方向及びZ軸方向の長さ(幅と高さ)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な4つの側面が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。本具体例は、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状がX軸に平行な方向において変化している例であり、スピン注入層30の、X軸に関しての平均の膜面が、発振層10aよりも大きく設定される。
 また、図17(a)に表したように、磁気記録ヘッド51oでは、スピン注入層30の膜面の形状は、シールド62の媒体対向面近接部62nの主磁極61に対向する面と同等の形状を有している。すなわち、この場合も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きい。なお、この場合は、発振層10a及び中間層22の膜面の形状は同等の形状とされている。
 図17(b)に表したように、磁気記録ヘッド51pでは、スピン注入層30の膜面の形状は、シールド62の媒体対向面近接部62nの主磁極61に対向する面と同等の形状を有している。すなわち、この場合も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きい。そして、この場合は、発振層10a及び中間層22の膜面の形状は、連続的に変化している。なお本具体例では、発振層10aよりも中間層22の方が膜面が大きくなるように変化しているが、逆に、発振層10aよりも中間層22の方が膜面が小さくなるように変化しても良い。
 図18(a)に表したように、磁気記録ヘッド51qでは、スピン注入層30の膜面の形状は、シールド62の媒体対向面近接部62nの主磁極61に対向する面と同等の形状を有し、スピン注入層30のY軸方向の幅は、発振層10aのY軸方向の幅よりも大きく、スピン注入層30、中間層22及び発振層10aのY軸方向の幅は連続的に変化している。この場合も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きい。なお、本具体例では、スピン注入層30のZ軸方向の幅(高さ)が、発振層10aと同様の例である。
 図18(b)に表したように、磁気記録ヘッド51rでは、スピン注入層30の膜面の形状は、シールド62の媒体対向面近接部62nの主磁極61に対向する面と同等の形状を有し、スピン注入層30のY軸方向の幅は、発振層10aのY軸方向の幅よりも大きく、スピン注入層30、中間層22及び発振層10aのY軸方向の幅は連続的に変化している。さらに、スピン注入層30のZ軸方向の幅は、発振層10aのZ軸方向の幅よりも大きい。すなわち、スピン注入層30及び発振層10aの媒体対向面側の面は、同一平面内にあるが、媒体対向面と反対の側の面は、スピン注入層30の方が発振層10aよりもZ軸の正の方向に大きい位置に位置している。そして、スピン注入層30、中間層22及び発振層10aのZ軸方向の幅は連続的に変化している。この場合も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きい。
 図18(c)に表したように、磁気記録ヘッド51sでは、スピン注入層30の膜面の形状は、シールド62の媒体対向面近接部62nの主磁極61に対向する面と同等の形状を有し、スピン注入層30のY軸方向の幅は、発振層10aのY軸方向の幅よりも大きく、スピン注入層30、中間層22及び発振層10aのY軸方向の幅は連続的に変化している。さらに、スピン注入層30のZ軸方向の幅は、発振層10aのZ軸方向の幅よりも大きい。すなわち、スピン注入層30及び発振層10aの媒体対向面と反対の側の面は、同一平面内にあるが、媒体対向面側の面は、スピン注入層30の方が発振層10aよりもZ軸の正の方向に大きい位置に位置している。そして、スピン注入層30、中間層22及び発振層10aのZ軸方向の幅は連続的に変化している。この場合も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きい。
 なお、上記の磁気記録ヘッド51o~51sのように、スピン注入層30の膜面の形状を、シールド62の媒体対向面近接部62nの主磁極61に対向する面と同等の形状とすると、スピン注入層30及びシールド62の加工の一部を同時に実施することができ、製造工程を簡略化できる利点がある。
 図19は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 図19に表したように、本実施形態に係る磁気記録ヘッド51tにおいては、図9(a)に例示した構成を有している。すなわち、発振層10aと中間層22とが、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設けられ、スピン注入層30が、シールド62の主磁極61に対向する面の全ての領域において、シールド62の主磁極61の側に設けられている。この場合、スピン注入層30及びシールド62の形状の加工を同時に実施することができ、製造上有利である。この場合、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、シールド62と同等の大きさである。
 なお、以上説明した磁気記録ヘッド51a~51tにおいて、図8に例示した主磁極61の形状を例にして説明したが、図10に例示した主磁極61の形状としても良い。
 このように、以上説明した磁気記録ヘッド51a~51tでは、スピン注入層30の膜面が、発振層10aよりも大きく、これにより、スピン注入層の反転時間を短縮し、安定して動作する高効率の磁気記録ヘッドが提供できる。なお、上記の磁気記録ヘッド51a~51tにおいて、スピン注入層30の膜面は、シールド62の主磁極61に対向する面よりも小さいか、または、同等である。
 (第2の実施の形態)
 図20は、本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。 
 図20に表したように、本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッド52では、主磁極61、スピン注入層30、中間層22、発振層10a、及び、シールド62の順番に配置されている。
 すなわち、本実施形態に係る磁気記録ヘッド52は、主磁極61と、前記主磁極と対向して設けられたシールド62と、前記主磁極61と前記シールド62との間に設けられた積層構造体25であって、前記主磁極61から印加される磁界よりも小さい保磁力を有する発振層(第1磁性体層)10aと、前記発振層(1磁性体層)10aと前記主磁極61との間に設けられ非磁性材料からなる中間層22と、前記中間層22と前記主磁極61との間に設けられ、膜面が前記発振層(第1磁性体層)10aよりも大きいスピン注入層(第2磁性体層)30と、を有する積層構造体25と、を備える。 
 これ以外は、既に説明した磁気記録ヘッド51と同様とすることができるので説明を省略する。
 このような構成を有する磁気記録ヘッド52においても、スピン注入層30の膜面が、発振層10aよりも大きく、これにより、スピン注入層の反転時間を短縮し、安定して動作する高効率の磁気記録ヘッドが提供できる。
 さらに、本実施形態に係る磁気記録ヘッド52においては、スピン注入層30の膜面は、主磁極61のシールド62に対向する面と同等とすることができ、このとき、スピン注入層30と主磁極61との形状の加工を同時に行うことができ、製造上有利になる。
 図21は、本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的側面図である。 
 図21に表したように、主磁極61は媒体対向面61sを有しており、その媒体対向面61sの近傍の媒体対向面近傍部61nは、Z軸方向から見た時の平面視において、例えば、ほぼ矩形の形状を有している。そして、主磁極61は、媒体対向面61sから遠い部分では、媒体対向面近傍部61nよりもY軸方向の幅が広くなる形状を有することができる。
 この場合も、シールド62は、主磁極61の媒体対向面61sの近傍部分において主磁極61と近接し、主磁極61の媒体対向面61sから離れた部分では、シールド62と主磁極61との距離が拡大しているように構成することができる。そして、シールド62において、主磁極61の媒体対向面近傍部61に対して近接している媒体対向面近接部62nが設けられている。
 主磁極61の媒体対向面61sから離れた部分において、主磁極61とシールド62とは、再び近接し、主磁極61とシールド62との間に間隙61gが設けられる。この場合も、間隙61gには、例えば厚さが5オングストローム以上の絶縁層を設けることができる。この絶縁膜の厚さは、1nm~2nm以下とすることが望ましい。
 そして、図21(a)、(b)に表したように、発振層10aと中間層22とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設け、スピン注入層30を、主磁極61のシールド62に対向する面の全ての領域において、主磁極61のシールド62の側に設けることができる。すなわち、スピン注入層30と主磁極61とのX軸方向に見たときの形状は同一である。この時、スピン注入層30及び主磁極61の形状の加工を同時に実施することができ、製造上有利である。この場合、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、主磁極61と同等の大きさである。 
 なお、スピン注入層30の膜面の大きさが、主磁極61と同等である時、中間層22の膜面の大きさも主磁極61と同等としても良い。
 そして、図21(c)、(d)に表したように、発振層10aと中間層22とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設け、スピン注入層30を、主磁極61のシールド62に対向する面の一部において、主磁極61のシールド62の側に設けることができる。この時、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、主磁極61よりも小さい。
 さらに、図示しないが、スピン注入層30の膜面は、主磁極61よりも大きくても良い。
 そして、図21(a)、(c)に表したように、発振層10a(及び中間層22)の膜面は、主磁極61のシールド62に対向する面の第1幅(Y軸方向の幅61w)及び第1高さ(Z軸方向の幅61h)、並びに、シールド62の主磁極61に対向する面の第2幅(Y軸方向の幅62w)及び第2高さ(Z軸方向の高さ62h)において、前記第1幅と前記第2幅のうちの狭い方と、前記第1高さと前記第2高さのうちの低い方と、で規定される面よりも小さく設定することができる。
 そして、図21(b)、(d)に表したように、発振層10a(及び中間層22)の膜面は、主磁極61のシールド62に対向する面の第1幅(Y軸方向の幅61w)及び第1高さ(Z軸方向の幅61h)、並びに、シールド62の主磁極61に対向する面の第2幅(Y軸方向の幅62w)及び第2高さ(Z軸方向の高さ62h)において、前記第1幅と前記第2幅のうちの狭い方と、前記第1高さと前記第2高さのうちの低い方と、で規定される面と同等に設定できる。なお、この場合、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく設定される。
 なお、図21において、中間層22の膜面の形状は、発振層10aと同等の形状である場合としたが、既に説明したように、中間層22の膜面の形状は任意である。例えば、中間層22の膜面の大きさは、発振層10a、または、スピン注入層30と、同等とすることができる。これにより、これらの膜の形状の加工を同時に行うことができ、製造上有利である。
 図22は、本発明の第2の実施形態に係る別の磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的側面図である。 
 図22に表したように、主磁極61は媒体対向面61sを有しており、その媒体対向面61sの近傍の媒体対向面近傍部61nは、X軸方向から見た時の平面視において、例えば、ほぼ矩形の形状を有している。そして、主磁極61は、媒体対向面61sから遠い部分では、Z軸の正の方向に進むに従って、Y軸方向及びX軸方向の幅が媒体対向面近傍部61nよりも広くなる形状を有することができる。
 この場合も、シールド62は、主磁極61の媒体対向面61sの近傍部分において主磁極61と近接し、主磁極61の媒体対向面61sから離れた部分では、シールド62と主磁極61との距離が拡大しているように構成することができる。そして、シールド62において、主磁極61の媒体対向面近傍部61に対して近接している媒体対向面近接部62nが設けられている。
 そして、主磁極61の媒体対向面61sから離れた部分において、主磁極61とシールド62とは、再び近接し、主磁極61とシールド62との間に間隙61gが設けられる。間隙61gには、例えば厚さが5オングストローム以上の絶縁層を設けることができる。この絶縁膜の厚さは、1nm~2nm以下とすることが望ましい。
 そして、図22(a)、(b)に表したように、発振層10aと中間層22とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設け、スピン注入層30を、主磁極61のシールド62に対向する面の全ての領域において、主磁極61のシールド62の側に設けることができる。すなわち、X軸方向から見た時の、スピン注入層30及び主磁極61の形状は同一である。この時、スピン注入層30及び主磁極61の形状の加工を同時に実施することができ、製造上有利である。この場合、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、主磁極61と同等の大きさである。 
 なお、スピン注入層30の膜面の大きさが主磁極61と同等である時、中間層22の膜面の大きさを主磁極61と同等としても良い。これらの膜の形状の加工を同時に行うことができ、製造上有利である。
 そして、図22(c)、(d)に表したように、発振層10aと中間層22とを、主磁極61の媒体対向面近傍部61nと、シールド62の媒体対向面近接部62nと、の間に設け、スピン注入層30を、主磁極61のシールド62に対向する面の一部において、主磁極61のシールド62の側に設けることができる。この時、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく、主磁極61よりも小さい。
 そして、図22(a)、(c)に表したように、発振層10a(及び中間層22)の膜面は、主磁極61のシールド62に対向する面の第1幅(Y軸方向の幅61w)及び第1高さ(Z軸方向の幅61h)、並びに、シールド62の主磁極61に対向する面の第2幅(Y軸方向の幅62w)及び第2高さ(Z軸方向の高さ62h)において、前記第1幅と前記第2幅のうちの狭い方と、前記第1高さと前記第2高さのうちの低い方と、で規定される面よりも小さく設定することができる。
 そして、図22(b)、(d)に表したように、発振層10a(及び中間層22)の膜面は、主磁極61のシールド62に対向する面の第1幅(Y軸方向の幅61w)及び第1高さ(Z軸方向の幅61h)、並びに、シールド62の主磁極61に対向する面の第2幅(Y軸方向の幅62w)及び第2高さ(Z軸方向の高さ62h)において、前記第1幅と前記第2幅のうちの狭い方と、前記第1高さと前記第2高さのうちの低い方と、で規定される面と同等に設定できる。なお、この場合、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく設定される。
 なお、図22において、中間層22の膜面の形状は、発振層10aと同等の形状である場合としたが、既に説明したように、中間層22の膜面の形状は任意である。
 本実施形態に係る磁気記録ヘッド52においても、各種の変形が可能である。 
 図23は、本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの変形例を示す模式的斜視図である。 
 図24は、本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 図25は、本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 図26は、本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 図27は、本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。 
 図28は、本発明の第2の実施形態に係る磁気記録ヘッドの別の変形例を示す模式的斜視図である。
 上記の図23~図28においては、本実施形態に係る磁気ヘッドの書き込みヘッド部60の部分をY軸の正から負の方向から見た時の模式的斜視図である。 
 以下説明する磁気記録ヘッドの各種の変形例では、発振層10a側にシールド62が設けられ、スピン注入層30側に主磁極61が設けられる例である。以下では、発振層10aとスピン注入層30について特に説明し、その他の構成要素、すなわち、主磁極61、シールド62及び中間層22についての説明は適宜省略する。
 図23(a)に表したように、磁気記録ヘッド52aでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の両方が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、なお、Z軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。すなわち、磁気記録ヘッド52aは、既に説明した磁気記録ヘッド52と同様の形状である。
 図23(b)に表したように、磁気記録ヘッド52bでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長い。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Y軸の負側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Y軸の正側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Z軸方向の長さ(高さ)は、発振層10aと同様である例である。
 図23(c)に表したように、磁気記録ヘッド52cでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長い。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Y軸の正側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Y軸の負側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Z軸方向の長さ(高さ)は、発振層10aと同様である例である。
 図24(a)に表したように、磁気記録ヘッド52dでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の両方が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 図24(b)に表したように、磁気記録ヘッド52eでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長い。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Z軸の正側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Z軸の負側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 図24(c)に表したように、磁気記録ヘッド52fでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長い。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(X軸の負側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Z軸の正側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 以上の磁気記録ヘッド52a~fでは、発振層10a及び中間層22の膜面の形状が同様であり、スピン注入層30の膜面の形状が、発振層10aと階段状に変化している例である。この時、発振層10a及び中間層22の膜面の形状が連続して、例えばテーパ形状のように、変化しても良く、また、スピン注入層30の膜面の形状が、例えばテーパ状に変化しても良い。
 また、以下説明する磁気記録ヘッド52g~52lでは、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が、連続的に変化する例である。 
 すなわち、図25(a)に表したように、磁気記録ヘッド52gでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の両方が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。なお、Z軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 図25(b)に表したように、磁気記録ヘッド52hでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Y軸の負側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Y軸の正側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Z軸方向の長さ(高さ)は、発振層10aと同様である例である。
 図25(c)に表したように、磁気記録ヘッド52iでは、スピン注入層30のY軸方向の長さ(幅)が、発振層10aよりも長く、そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Y軸の正側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Y軸の負側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Z軸方向の長さ(高さ)は、発振層10aと同様である例である。
 図26(a)に表したように、磁気記録ヘッド52jでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の両方が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 図26(b)に表したように、磁気記録ヘッド52kでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長い。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(Z軸の正側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Z軸の負側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。
 図26(c)に表したように、磁気記録ヘッド52lでは、スピン注入層30のZ軸方向の長さ(高さ)が、発振層10aよりも長く、そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の一方(X軸の負側の側面)が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。そして、スピン注入層30のX軸方向に平行な側面の他方(Z軸の正側の側面)は、発振層10aの側面と同じ平面内にある。なお、Y軸方向の長さ(幅)は、発振層10aと同様である例である。 
 これらの磁気記録ヘッド51g~51lでは、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状がX軸に平行な方向において変化している例であり、この場合、スピン注入層30のX軸に関しての平均の膜面が、発振層10aよりも大きく設定される。
 また、図27(a)に表したように、磁気記録ヘッド52mでは、スピン注入層30のY軸方向及びZ軸方向の長さ(幅と高さ)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な4つの側面が、発振層10aの側面よりも突出している。
 図27(b)に表したように、磁気記録ヘッド52nでは、スピン注入層30のY軸方向及びZ軸方向の長さ(幅と高さ)が、発振層10aよりも長く、スピン注入層30のX軸方向に平行な4つの側面が、発振層10aの側面よりも突出するように、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状が連続的に変化している。本具体は、発振層10a、中間層22及びスピン注入層30の膜面の形状がX軸に平行な方向において変化している例であり、スピン注入層30の、X軸に関しての平均の膜面が、発振層10aよりも大きく設定される。
 また、図28(a)に表したように、磁気記録ヘッド52oでは、スピン注入層30の膜面の形状は、主磁極61のシールド62に対向する面と同等の形状を有している。すなわち、この場合も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きい。なお、この場合は、発振層10a及び中間層22の膜面の形状は同等の形状とされている。
 図28(b)に表したように、磁気記録ヘッド52pでは、スピン注入層30の膜面の形状は、主磁極61のシールド62に対向する面と同等の形状を有している。すなわち、この場合も、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きい。そして、この場合は、発振層10a及び中間層22の膜面の形状は、連続的に変化している。なお本具体例では、発振層10aよりも中間層22の方が膜面が大きくなるように変化しているが、逆に、発振層10aよりも中間層22の方が膜面が小さくなるように変化しても良い。
 なお、上記の磁気記録ヘッド52o、52pのように、スピン注入層30の膜面の形状を、主磁極61のシールド62に対向する面と同等の形状とすると、スピン注入層30及び主磁極61の加工を同時に実施することができ、製造工程を簡略化できる利点がある。
 なお、以上説明した磁気記録ヘッド52a~52pにおいて、図21に例示した主磁極61の形状を例にして説明したが、図22に例示した主磁極61の形状としても良い。
 以上説明した磁気記録ヘッド52a~52pにおいても、スピン注入層30の膜面が、発振層10aよりも大きく、これにより、スピン注入層の反転時間を短縮し、安定して動作する高効率の磁気記録ヘッドが提供できる。なお、上記の磁気記録ヘッド52a~52pにおいて、スピン注入層30の膜面は、主磁極61のシールド62に対向する面よりも小さいか、または同等である。
 (第3の実施の形態)
 図29は、本発明の第3の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。 
 図29に表したように、本発明の第3の実施形態に係る磁気記録ヘッド53においては、発振層10aの中間層22とは反対の側に、主磁極61から印加される磁界より小さい保磁力を有するバイアス層(第3磁性体層)20がさらに設けられている。
 そして、スピン注入層30は、発振層10aよりもシールド62に近接した配置となっている。 
 すなわち、図1に例示した磁気記録ヘッド51のように、主磁極61、発振層10a、中間層22、スピン注入層30、シールド62の順に配置した構成において、主磁極61と発振層10aとの間に、バイアス層20を設けた構成となっている。
 すなわち、本実施形態に係る磁気記録ヘッド53においては、主磁極61のリーディング側にシールド62が設置され、主磁極61とシールド62との間にスピントルク発振子10の積層構造体25が設置されている。主磁極61とシールド62とが積層構造体25に対向する面と、積層構造体25の積層方向とは垂直であり、スピン注入層30及び発振層10aは、積層方向と平行である主磁極61からシールド62へ向かう方向、もしくは、逆方向に磁化している。 
 そして、主磁極61と発振層10aとの間に、バイアス層20が設けられている。
 発振層10aは、発振時に磁界を発生する高Bs軟磁性材料(FeCo/NiFe積層膜)を含む。 
 そして、バイアス層20は、この高Bs軟磁性材料層に交換結合力によりバイアスを付与する。バイアス層20の保磁力は、主磁極61から印加される磁界よりも小さくなっている。
 すなわち、本実施形態に係る磁気記録ヘッド53においては、前記積層構造体25は、前記発振層(第1磁性体層)10aの前記中間層22とは反対の側に設けられ、前記主磁極61から印加される磁界より小さい保磁力を有するバイアス層(第3磁性体層)20をさらに有する。
 発振層10aとなる高Bs軟磁性材料の膜厚は、5nmから20nmとすることが望ましく、バイアス層20の膜厚は、10nmから60nmとすることが望ましい。 
 一方、スピン注入層30には、膜面垂直方向に磁化配向した合金が用いられる。 
 発振層10aとなる高Bs軟磁性材料の膜厚、バイアス層20の層厚、スピン注入層30の層厚は、所望の発振状態になるように適宜調整する。
 スピントルク発振子10を駆動するための駆動電子流Ieを注入する電極(第1電極41及び第2電極42)と、主磁極61及びシールド62と、はそれぞれ兼用されている。 主磁極61とシールド62のバックギャップ部は、互いに電気的に絶縁されている。
 駆動電流密度は、5×10A/cmから1×10A/cmとすることが望ましく、所望の発振状態になるように適宜調整する。なお、本実施形態に係る磁気記録ヘッド53では、主磁極61及びシールド62は、積層構造体25と直接隣接しているが、主磁極61及びシールド62と、積層構造体25との距離を調整するために、主磁極61及びシールド62と、積層構造体25と、との間に金属体を適宜挿入してその金属体を電極(第1電極41及び第2電極42)として用いても良い。
 本実施形態に係る磁気記録ヘッド53においても、スピン注入層30の膜面は、発振層10aよりも大きく設定される。
 例えば、図29に例示したように、スピン注入層30の媒体対向面垂直方向(Z軸方向)の寸法は、発振層10aの媒体対向面垂直方向(Z軸方向)の寸法よりも大きく、シールド62が積層構造体25に対向する面の媒体対向面垂直方向(Z軸方向)の寸法以下となっている。
 なお、例えば、スピン注入層30のトラック幅方向(Y軸方向)の寸法を、発振層10aのトラック幅方向(Y軸方向)の寸法よりも大きく、シールド62が積層構造体25に対向する面の媒体対向面垂直方向(Z軸方向)の寸法以下としても良い。 
 この時、さらに、スピン注入層30のトラック幅方向(Y軸方向)の寸法を、発振層10aのトラック幅方向(Y軸方向)の寸法よりも大きく、主磁極61が積層構造体25に対向する面のトラック幅方向(Y軸方向)の寸法よりも小さくしても良い。
 このように、スピン注入層30の膜面の面積を大きくすることにより、第1の実施形態で説明したのと同じ作用により、主磁極61からスピントルク発振子10にかかる磁界の向きが反転した際に、スピン注入層30の磁化が反転する時間を短縮することができる。
 以下、バイアス層20の作用について説明する。 
 図30は、本発明の第3の実施形態に係る磁気記録ヘッドに用いられるスピントルク発振子の構成と作用を例示する模式的斜視図である。 
 図30に表したように、主磁極61からの磁界により、スピン注入層30及びバイアス層20は正方向に着磁する。発振層10aに印加される磁界は、主磁極61からの磁界及びスピン注入層30の反磁界の和S3、並びに、バイアス層20からの交換結合磁界S2となる。これらの磁界の合計と、スピン注入層からのスピントルクS1と、がつりあい、発振層10aが発振することになる。
 主磁極61の側から発振層10aを通過した電子において、スピン注入層30と同じ向きのスピンをもった電子はスピン注入層30を通過するが、スピン注入層30と逆向きのスピンをもった電子は中間層22とスピン注入層30の界面で反射される。これにより、発振層10aにはスピン注入層30からのスピントルクが働くこととなり、歳差運動が生じ、磁化が発振する。
 さらに、本実施形態においても、スピン注入層30及びバイアス層20は、主磁極61からの磁界により書き込み動作ごとに着磁する。その結果、経年変化による発振層10aの消磁効果が大幅に抑制され、安定して発振するスピントルク発振子10の作成が可能となる。
 発振層10aの磁化の発振周波数は、発振層10aに印加される磁界強度に比例するため、発振層10aにバイアス層20を付与することにより、より高周波で発振層10aを動作させることが可能となる。
 超高密度記録の実現のためには、磁気記録媒体の熱揺らぎ防止が必須となる。この場合には、磁気記録媒体の保磁力の向上が必要であり、同時に磁気記録媒体の共鳴周波数も上昇し、スピントルク発振子10に必要な発振周波数も上昇する。
 これに対して、本実施形態に係る磁気記録ヘッド53においては、バイアス層20を設けることで、超高密度記録に対応した高Hc媒体へも書き込みが可能となる。
 このように本実施形態に係る磁気記録ヘッド53においては、スピン注入層の反転時間を短縮し、さらにより安定して動作するより高効率の磁気記録ヘッドが提供できる。
 なお、最適な発振周波数となるように、バイアス層20と発振層10aとの間に、非磁性体層を挿入しても良い。この非磁性体層に用いる材料としては、Cu、Pt、Au、Ag、Pd、Ru等の貴金属を用いることが望ましく、Cr、Ru、Wo、W等の非磁性遷移金属を利用することも可能である。
 なお、スピン注入層30及び発振層10aは、第1の実施形態に関して説明した材料及びその積層膜を用いることができる。
 上記のバイアス層20は、第1の実施形態に係る磁気記録ヘッド51、51a~51tの少なくともいずれかにおいて設けることができる。また、バイアス層20は、第2の実施形態に係る磁気記録ヘッド52、52a~52pの少なくともいずれかにおいて設けることができる。
 (第4の実施の形態)
 図31は、本発明の第4の実施形態に係る磁気記録ヘッドの構成を例示する模式的平面図である。 
 すなわち、同図は、磁気記録ヘッド61の媒体対向面61sの側から見た時の平面図である。 
 図31に表したように、本発明の第4の実施形態に係る磁気記録ヘッド54は、積層構造体25の側面に対向して設けられたサイドシールド64をさらに備えている。そして、その他の構成は、既に説明した第1~第3の実施形態で説明した磁気記録ヘッドと同様とすることができる。すなわち、上記の実施形態で説明した磁気記録ヘッド51、51a~t、52、52a~p、53のいずれかにおいて、サイドシールド64を設けることができる。以下では、第1の実施形態に係る磁気記録ヘッド51において、サイドシールド64を設けた場合として説明する。
 本具体例では、サイドシールド64は、シールド62と一体となった形状を有しているが、サイドシールド64は、シールド62とは別に設けても良い。
 そして、主磁極61とサイドシールド64との距離は、主磁極61とシールド62との距離よりも短い。
 このように、サイドシールド64を設けることで、主磁極61からスピントルク発振子10に印加される外部磁界Hextを最適化することが可能である。 
 すなわち、シールド62を有する磁気記録ヘッドの場合、スピントルク発振子10と主磁極61とを近接させた際に、書き込み時に主磁極61からスピントルク発振子10に数kOe~20kOeの大きな磁界が印加され、スピントルク発振子10の発振周波数が過度に大きくなる。これに対し、サイドシールド64を積層構造体25の少なくとも一方の側面に設け、少なくとも一方のサイドシールド64と主磁極61との間隔を、主磁極61とシールド62との間隔よりも狭くすることで、主磁極61で発生する磁界がより多くサイドシールド64の側に流れるため、スピントルク発振子10に印加されるバイアス磁界(外部磁界Hext)を適切な大きさに調節することが可能となる。
 本実施形態に係る磁気記録ヘッド54により、主磁極61からスピントルク発振子10に印加される外部磁界Hextを最適化することができ、さらに高周波磁界の発生の効率が高く、スピン注入層の反転時間を短縮した磁気記録ヘッドが提供できる。
 なお、上記の具体例のように、サイドシールド64がシールド62と一体となっている場合において、シールド62の主磁極61に対向する面の全ての領域において、スピン注入層30を設けても良く、また、それよりも小さく設けても良い。
 また、図31に示した具体例では、中間層22が発振層10aと同等の大きさとなっているが、中間層22は、シールド62の主磁極61に対向する面と同等の大きさか、それよりも小さく設けることができる。
 ただし、発振層10aの膜面の大きさは、主磁極61がシールド62に対向する面の大きさと同等か、それよりも小さい大きさに設定される。これにより、発振層10aに主磁極61からの外部磁界Hextが均一に印加され、安定した発振を実現することができる。
 (第5の実施の形態)
 以下、本発明の第5の実施の形態に係る磁気記録装置及び磁気ヘッドアセンブリについて説明する。 
 上記で説明した本発明の実施形態に係る磁気記録ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気記録装置に搭載することができる。なお、本実施形態に係る磁気記録装置は、記録機能のみを有することもできるし、記録機能と再生機能の両方を有することもできる。
 図32は、本発明の第5の実施形態に係る磁気記録装置の構成を例示する模式的斜視図である。 
 図33は、本発明の第5の実施形態に係る磁気記録装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。 
 図32に表したように、本発明の第5の実施形態に係る磁気記録装置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。同図において、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、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印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、複数の記録用媒体ディスク180を備えたものとしても良い。
 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ー3は、既に説明したような構成を有し、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、ヘッドスライダー3は、例えば、前述した実施形態に係るいずれかの磁気記録ヘッドをその先端付近に搭載している。
 記録用媒体ディスク180が回転すると、サスペンション154による押付け圧力とヘッドスライダー3の媒体対向面(ABS)で発生する圧力とがつりあい、ヘッドスライダー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、ヘッドスライダー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、図示しない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図示しない駆動コイルと、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から構成することができる。
 アクチュエータアーム155は、軸受部157の上下2箇所に設けられた図示しない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、磁気記録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33(a)は、本実施形態に係る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33(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)158を例示する斜視図である。 
 図33(a)に表したように、ヘッドスタックアセンブリ160は、軸受部157と、この軸受部157から延出したヘッドジンバルアセンブリ158と、軸受部157からヘッドジンバルアセンブリ158と反対方向に延出しているとともにボイスコイルモータのコイル162を支持した支持フレーム161を有している。
 また、図33(b)に表したように、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、既に説明した本発明の実施形態に係る磁気記録ヘッドを具備するヘッドスライダー3が取り付けられている。そして、既に説明したように、ヘッドスライダー3には、本発明の実施形態に係るいずれかの磁気記録ヘッドが搭載される。
 すなわち、本発明の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、本発明の実施形態に係る磁気記録ヘッドと、前記磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダー3と、前記ヘッドスライダー3を一端に搭載するサスペンション154と、前記サスペンション154の他端に接続されたアクチュエータアーム155と、を備える。
 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、スピントルク発振子用のリード線(図示しない)を有し、このリード線とヘッドスライダー3に組み込まれた磁気記録ヘッドの各電極とが電気的に接続される。また、図示しない電極パッドが、ヘッドジンバルアセンブリ158に設けられる。本具体例においては、電極パッドは8個設けられる。すなわち、主磁極61のコイル用の電極パッドが2つ、磁気再生素子71用の電極パッドが2つ、DFH(ダイナミックフライングハイト)用の電極パッドが2つ、スピントルク発振子10用の電極パッドが2つ、設けられる。
 そして、磁気記録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32に例示した磁気記録装置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、磁気記録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装置150は、磁気記録媒体と、上記の実施形態に係る磁気記録ヘッドと、磁気記録媒体と磁気記録ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動部と、磁気記録ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合せする位置制御部と、磁気記録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、を備える。
 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、ヘッドスライダー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。
 すなわち、本実施形態に係る磁気記録装置150は、磁気記録媒体と、本発明の実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、前記磁気ヘッドアセンブリに搭載された前記磁気記録ヘッドを用いて前記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、を備える。
 本実施形態に係る磁気記録装置150によれば、上記の実施形態のスピントルク発振子及び上記の実施形態に係る磁気記録ヘッドを用いることで、スピン注入層の反転時間を短縮し、安定して動作する高効率の高周波磁界が得られ、高密度の磁気記録を実現できる磁気記録装置が提供できる。
 なお、本発明の実施形態に係る磁気記録装置において、スピントルク発振子10は、主磁極61のトレーリング側に設けることができる。この場合は、磁気記録媒体80の磁気記録層81は、まず、スピントルク発振子10に対向し、その後で主磁極61に対向する。
 また、本発明の実施形態に係る磁気記録装置において、スピントルク発振子10は、主磁極61のリーディング側に設けることができる。この場合は、磁気記録媒体80の磁気記録層81は、まず、主磁極61に対向し、その後でスピントルク発振子10に対向する。
 以下、上記の実施形態の磁気記録装置に用いることができる磁気記録媒体について説明する。 
 図34は、本発明の実施形態に係る磁気記録装置の磁気記録媒体の構成を例示する模式的斜視図である。 
 図34に表したように、本発明の実施形態に係る磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体80は、非磁性体(あるいは空気)87により互いに分離された垂直配向した多粒子系の磁性ディスクリートトラック(記録トラック)86を有する。この磁気記録媒体80がスピンドルモータ4により回転され、媒体移動方向85に向けて移動する際に、上記の実施形態に係る磁気記録ヘッドのいずれかが設けられ、これにより、記録磁化84を形成することができる。 
 このように、本発明の実施形態に係る磁気記録装置においては、磁気記録媒体80は、隣接し合う記録トラック同士が非磁性部材を介して形成されたディスクリートトラック媒体とすることができる。
 スピントルク発振子10の記録トラック幅方向の幅(TS)を記録トラック86の幅(TW)以上で、かつ記録トラックピッチ(TP)以下とすることによって、スピントルク発振子10から発生する漏れ高周波磁界による隣接記録トラックの保磁力低下を大幅に抑制することができる。このため、本具体例の磁気記録媒体80では、記録したい記録トラック86のみを効果的に高周波磁界アシスト記録することができる。
 本具体例によれば、いわゆる「べた膜状」の多粒子系垂直媒体を用いるよりも、狭トラックすなわち高トラック密度の高周波アシスト記録装置を実現することが容易になる。また、高周波磁界アシスト記録方式を利用し、さらに従来の磁気記録ヘッドでは書き込み不可能なFePtやSmCo等の高磁気異方性エネルギー(Ku)の媒体磁性材料を用いることによって、媒体磁性粒子をナノメートルのサイズまでさらに微細化することが可能となり、記録トラック方向(ビット方向)においても、従来よりも遥かに線記録密度の高い磁気記録装置を実現することができる。 
 本実施形態に係る磁気記録装置によれば、ディスクリート型の磁気記録媒体80において、高い保磁力を有する磁気記録層に対しても確実に記録することができ、高密度かつ高速の磁気記録が可能となる。
 図35は、本発明の実施形態に係る磁気記録装置の別の磁気記録媒体の構成を例示する模式的斜視図である。 
 図35に表したように、本発明の実施形態に係る磁気記録装置に用いることができる別の磁気記録媒体80は、非磁性体87により互いに分離された磁性ディスクリートビット88を有する。この磁気記録媒体80がスピンドルモータ4により回転され、媒体移動方向85に向けて移動する際に、本発明の実施形態に係る磁気記録ヘッドにより、記録磁化84を形成することができる。 
 このように、本発明の実施形態に係る磁気記録装置においては、磁気記録媒体80は、非磁性部材を介して孤立した記録磁性ドットが規則的に配列形成されたディスクリートビット媒体とすることができる。
 本実施形態に係る磁気記録装置によれば、ディスクリート型の磁気記録媒体80において、高い保磁力を有する磁気記録層に対しても確実に記録することができ、高密度かつ高速の磁気記録が可能となる。
 この具体例においても、スピントルク発振子10の記録トラック幅方向の幅(TS)を記録トラック86の幅(TW)以上で、かつ記録トラックピッチ(TP)以下とすることによって、スピントルク発振子10から発生する漏れ高周波磁界による隣接記録トラックの保磁力低下を大幅に抑制することができるため、記録したい記録トラック86のみを効果的に高周波磁界アシスト記録することができる。本具体例を用いれば、使用環境下での熱揺らぎ耐性を維持できる限りは、磁性ディスクリートビット88の高磁気異方性エネルギー(Ku)化と微細化を進めることで、10Tbits/inch以上の高い記録密度の高周波磁界アシスト記録装置を実現できる可能性がある。
 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、磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置を構成する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ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ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記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ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。
 本発明によれば、スピン注入層の反転時間を短縮し、安定して動作する高効率の磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置が提供される。

Claims (20)

  1.  主磁極と、
     前記主磁極と対向して設けられたシールドと、
     前記主磁極と前記シールドとの間に設けられた積層構造体であって、
        前記主磁極から印加される磁界よりも小さい保磁力を有する第1磁性体層と、
        膜面の大きさが前記第1磁性体層よりも大きい第2磁性体層と、
        前記第1磁性体層と前記第2磁性体層との間に設けられ、非磁性材料からなる中間層と、
    を有する積層構造体と、
     を備えたことを特徴とする磁気記録ヘッド。
  2.  前記第2磁性体層は、前記第1磁性体層と前記シールドとの間に設けられ、前記第2磁性体層の前記膜面の大きさは、前記シールドの前記主磁極に対向する面よりも小さいか、または、同等であることを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。
  3.  前記第2磁性体層と前記シールドとが交換結合していることを特徴とする請求項2記載の磁気記録ヘッド。
  4.  前記第2磁性体層は、前記第1磁性体層と前記シールドとの間に設けられ、前記主磁極から前記シールドに向けた方向からみた時の前記第2磁性体層の形状は、前記シールドと同等であることを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。
  5.  前記第2磁性体層は、前記第1磁性体層と前記シールドとの間に設けられ、
     前記第1磁性体層の膜面は、前記主磁極の前記シールドに対向する面の第1幅及び第1高さ、並びに、前記シールドの前記主磁極61に対向する面の第2幅及び第2高さにおいて、前記第1幅と前記第2幅のうちの狭い方と、前記第1高さと前記第2高さのうちの低い方と、で規定される面よりも小さいか、または、同等であることを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。
  6.  前記第2磁性体層は、前記第1磁性体層と前記主磁極との間に設けられ、前記第2磁性体層の前記膜面の大きさは、前記主磁極の前記シールドに対向する面よりも小さいか、または、同等であることを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。
  7.  前記第2磁性体層と前記主磁極とが交換結合していることを特徴とする請求項6記載の磁気記録ヘッド。
  8.  前記第2磁性体層は、前記第1磁性体層と前記主磁極との間に設けられ、前記主磁極から前記シールドに向けた方向からみた時の前記第2磁性体層の形状は、前記主磁極と同等であることを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。
  9.  前記第2磁性体層は、前記第1磁性体層と前記主磁極との間に設けられ、
     前記第1磁性体層の膜面は、前記主磁極の前記シールドに対向する面の第1幅及び第1高さ、並びに、前記シールドの前記主磁極に対向する面の第2幅及び第2高さにおいて、前記第1幅と前記第2幅のうちの狭い方と、前記第1高さと前記第2高さのうちの低い方と、で規定される面よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。 
  10.  前記主磁極及び前記シールドが前記積層構造体に対向する面と、前記積層構造体の積層方向と、は、垂直であることを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。
  11.  前記第2磁性体層は、膜面垂直方向に磁気異方性を有することを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。
  12.  前記シールドと前記主磁極の少なくともいずれか通じて、前記積層体構造体に電流が供給されることを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。
  13.  前記第2磁性体層から前記第1磁性体層へ電流が通電されることを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。
  14.  前記積層構造体の側面に対向して設けられたサイドシールドをさらに備え、
     前記主磁極と前記サイドシールドとの距離は、前記主磁極と前記シールドとの距離よりも短いことを特徴とする請求項1記載の磁気記録ヘッド。
  15.    主磁極と、
       前記主磁極と対向して設けられたシールドと、
       前記主磁極と前記シールドとの間に設けられた積層構造体であって、
          前記主磁極から印加される磁界よりも小さい保磁力を有する第1磁性体層と、
          膜面の大きさが前記第1磁性体層よりも大きい第2磁性体層と、
          前記第1磁性体層と前記第2磁性体層との間に設けられ、非磁性材料からなる中間層と、
       を有する積層構造体と、
     を有する磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、
     前記ヘッドスライダーを一端に搭載するサスペンションと、
     前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと、
     を備えたことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
  16.  磁気記録媒体と、
         主磁極と、
         前記主磁極と対向して設けられたシールドと、
         前記主磁極と前記シールドとの間に設けられた積層構造体であって、
            前記主磁極から印加される磁界よりも小さい保磁力を有する第1磁性体層と、
            膜面の大きさが前記第1磁性体層よりも大きい第2磁性体層と、
            前記第1磁性体層と前記第2磁性体層との間に設けられ、非磁性材料からなる中間層と、
         を有する積層構造体と、
       を有する磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、
       前記ヘッドスライダーを一端に搭載するサスペンションと、
       前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと、
     を有する磁気ヘッドアセンブリと、
     前記磁気ヘッドアセンブリに搭載された前記磁気記録ヘッドを用いて前記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、
     を備えたことを特徴とする磁気記録装置。
  17.  前記積層構造体は、前記主磁極のトレーリング側に設けられたことを特徴とする請求項16記載の磁気記録装置。
  18.  前記積層構造体は、前記主磁極のリーディング側に設けられたことを特徴とする請求項16記載の磁気記録装置。
  19.  前記磁気記録媒体は、隣接し合う記録トラック同士が非磁性部材を介して形成されたディスクリートトラック媒体であることを特徴とする請求項16記載の磁気記録装置。
  20.  前記磁気記録媒体は、非磁性部材を介して孤立した記録磁性ドットが規則的に配列形成されたディスクリートビット媒体であることを特徴とする請求項16記載の磁気記録装置。
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