マイクロ波アシスト磁気記録媒体
【課題】記録層の強磁性共鳴周波数よりも低い周波数の高周波磁場により書き込みが可能なマイクロ波アシスト磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０は、基板１と、基板１上に形成される下地層２と、下地層２上に形成される軟磁性層４、記録層３及び保護層５と、を含み、軟磁性層４内に誘起されるスピン波により記録層３の反転磁場を制御する。軟磁性層３のスピン波の周波数は、記録層３の強磁性共鳴周波数よりも低いので、より低い周波数の高周波磁場により書き込みが可能となる。記録層３の磁気異方性を５×１０5Ｊ／ｍ3以上とし、その厚さを２０ｎｍ以下、軟磁性層４の磁気異方性を５×１０5Ｊ／ｍ3以下とし、その厚さを２０ｎｍ〜１５０ｎｍとすれば、１ＧＨｚ〜１５ＧＨｚの高周波磁場によりスピン波を記録層内へと伝搬させて、記録層の保磁力を大幅に低減することができる。
【解決手段】マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０は、基板１と、基板１上に形成される下地層２と、下地層２上に形成される軟磁性層４、記録層３及び保護層５と、を含み、軟磁性層４内に誘起されるスピン波により記録層３の反転磁場を制御する。軟磁性層３のスピン波の周波数は、記録層３の強磁性共鳴周波数よりも低いので、より低い周波数の高周波磁場により書き込みが可能となる。記録層３の磁気異方性を５×１０5Ｊ／ｍ3以上とし、その厚さを２０ｎｍ以下、軟磁性層４の磁気異方性を５×１０5Ｊ／ｍ3以下とし、その厚さを２０ｎｍ〜１５０ｎｍとすれば、１ＧＨｚ〜１５ＧＨｚの高周波磁場によりスピン波を記録層内へと伝搬させて、記録層の保磁力を大幅に低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体に関する。さらに詳しくは、本発明は、マイクロ波を印加して書き込みを行うことができる磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク記憶装置に使用される磁気記録媒体は、磁性体の向きで情報の「１」、「０」を記録している。この磁気記録媒体を高密度化するためには、記録層に用いられる磁性体の体積を縮小させる必要がある。記録層に用いられる磁性体には、安定した情報記録をするために、外部からの熱エネルギーによる擾乱に対する磁化の熱安定性が必要とされる。
【０００３】
磁化の熱安定性Δと磁気異方性エネルギーＫには、一般的に下記（１）式が成り立つ。
【数１】
ここで、Ｖは磁性体の体積、ｋBはボルツマン定数、Ｔは温度である。
【０００４】
（１）式から分かるように、磁気記録密度の増大に伴い磁性体の体積を減少させる場合、磁化の熱安定性を確保するためには、記録層としては高い磁気異方性エネルギーを有する材料が必要となる。
【０００５】
一方で記録層の磁気異方性エネルギーが高くなるにつれて、外部から情報を書き込むために必要とされる磁場が増大してしまう問題も生じる。磁化が均一に反転する一斉回転の磁化反転モードを仮定した場合、磁気異方性エネルギーと保磁力Ｈc及び異方性磁場Ｈkの間には、下記（２）式が成り立つ。
【数２】
ここで、Ｍsは磁性体の飽和磁化の値である。
【０００６】
例えば、Ｍsが１０００ｅｍｕ／ｃｍ3（１．２６Ｗｂ／ｍ2）で直径５ｎｍの粒からなる磁性体の記録層を仮定する。一般にΔは６０以上が要求されており、室温で４×１０7ｅｒｇ／ｃｍ3(４×１０6Ｊ／ｍ3)程度の磁気異方性エネルギーが必要となる。
【０００７】
一方、この粒子のＨcは８０ｋＯｅ（Ｏｅはエルステッド、６．４ＭＡ／ｍ）であり、記録層の磁化を反転させるためにはＨc以上の磁場を印加しなくてはならない。現行の磁気記録方式は、書き込み磁気ヘッドからの磁場により記録層の磁化反転を行うが、１０ｋＯｅ（０．８ＭＡ／ｍ）程度の磁場が書き込み磁気ヘッドから印加できる磁場の限界である。
【０００８】
この問題を解決するために、例えば特許文献１に開示されているように、外部磁場と同時にＧＨｚ帯域の高周波磁場を記録層に印加することにより、記録層の磁性体の磁化歳差運動を励起し、ダイナミックな磁化反転を行うマイクロ波アシスト磁化反転が検討されている。
【０００９】
記録層の磁性体が初期状態から反対方向へと磁化反転するためには、磁気異方性エネルギーにより決まるエネルギー障壁を乗り越えるためのエネルギーを加える必要がある。高い磁気異方性を有する材料では、そのエネルギー障壁が高いため、エネルギー障壁分の大きな外部磁場を印加してエネルギー障壁を乗り越えなくてはならない。
【００１０】
マイクロ波アシスト磁化反転の原理は、特許文献１に示されるように、記録層のもつ共鳴周波数と同程度の高周波磁場を印加して、低い外部磁場で磁化反転を誘起する手法のことを言う。磁性体の磁化は、有限温度下において有効磁場Ｈeffの周りを歳差運動している。その時の周波数ｆFMRは、下記（３）式で与えられる。このｆFMRは強磁性共鳴周波数と呼ばれる。
【数３】
ここで、γはジャイロ磁気因子である。
【００１１】
記録層においてｆFMRで歳差運動している磁化に対し同じ周波数の高周波磁場を印加すると、高周波磁場と磁化の歳差運動が共鳴し、歳差運動の振幅が増幅される。歳差運動が増幅された磁化は、エネルギー障壁よりも低い外部磁場下でも、歳差運動が増幅されていることによりエネルギー障壁を乗り越えることができ、最終的に磁化反転が生じる。これがマイクロ波アシスト磁化反転である。
【００１２】
非特許文献１では、記録層に用いるコバルト微粒子における高周波磁場印加時の保磁力を調べており、強磁性共鳴周波数に近い高周波磁場を印加することによりコバルト微粒子の保磁力が低下することが報告されている。
【００１３】
非特許文献２では、磁性体の磁化を電流で回転させることにより高周波磁場を発生させる発振器を磁気記録媒体用書き込み磁気ヘッドに搭載することを想定し、発生された高周波磁場が磁気記録媒体への書き込みに与える影響を計算機シミュレーションにより検討している。その結果、記録層の持つ強磁性共鳴周波数の近傍で大きく保磁力が低減することが報告されている。
【００１４】
また、非特許文献３では、記録層として磁気異方性の低い軟磁性層と磁気異方性の高い硬磁性層を組み合わせることにより、高周波磁場による保磁力の低下が効果的になることが計算機シミュレーションから報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０-２５７５３９号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】CHRISTOPHE THIRION et al.,“Switching of magnetization by nonlinear resonance studied in single nanoparticles”, Nature Materials, vol.2, p.524, 2003
【非特許文献２】Jian-Gang Zhu et al., “Microwave Assisted Magnetic Recording”, IEEE Trans. Magn., Vol.44, p.125, 2008
【非特許文献３】T. J. Fal et al., “Domain wall and microwave assisted switching in an exchange spring bilayer”, J. Appl. Phys., Vol.109, p.093911, 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
現在までにマイクロ波アシスト磁化反転の利点が実験及び計算から報告されているが、高密度磁気記録を視野に入れた場合、記録層の磁気異方性が高くなるにつれて印加する高周波磁場の周波数も高くなるという新たな課題が出てくる。
【００１８】
例えば（３）式の有効磁場には、異方性磁場も含まれるため、Ｈkが８０ｋＯｅの場合、ｆFMRは２００ＧＨｚを超える。このようなサブＴＨｚの小型発振器を書き込み磁気ヘッドに搭載することは、技術的な困難を伴う。
【００１９】
さらに、現状では大きな保磁力を持つ記録層にマイクロ波を照射した場合、低減率は大きくとも６０％から７０％程度であり、実装の観点から低減率が十分ではない。
【００２０】
本発明は、上記課題に鑑み、記録層の強磁性共鳴周波数よりも低い周波数の高周波磁場により書き込みが可能なマイクロ波アシスト磁気記録媒体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体は、基板と、基板上に形成される下地層と、下地層上に形成される軟磁性層、記録層及び保護層と、を含み、高周波を印加することで軟磁性層内に誘起されるスピン波により記録層の反転磁場を制御する。
【００２２】
上記構成において、記録層と軟磁性層とは、好ましくは、界面で磁気的に交換結合している。
軟磁性層のスピン波の周波数は、好ましくは、記録層の強磁性共鳴周波数よりも低い。
記録層は、好ましくは、５×１０5Ｊ／ｍ3以上の磁気異方性を有している。記録層の厚さは、好ましくは、２０ｎｍ以下である。
軟磁性層は、好ましくは、５×１０5Ｊ／ｍ3以下の磁気異方性を有している。軟磁性層の厚さは、好ましくは、２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である。
記録層の磁化方向は、基板の面内に対して垂直方向である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体によれば、軟磁性層内に誘起されるスピン波により記録層の反転磁場を制御することができ、記録層の強磁性共鳴周波数よりも著しく低いＧＨｚ帯で記録層の反転磁場を減少させることができ、記録層の記録密度を向上させることができる。例えば、軟磁性と記録層とを界面で磁気的に交換結合させ、軟磁性層の厚さを２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲で厚くすることにより、１ＧＨｚから１５ＧＨｚの高周波磁場により軟磁性層内に誘起させた空間的に不均一な磁化の集団的運動、つまり、スピン波を記録層内へと伝搬させて、記録層の保磁力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るマイクロ波アシスト磁気記録媒体の構成を示す断面図である。
【図２】本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体に書き込みを行う機構を模式的に示す図である。
【図３】本発明に係るマイクロ波アシスト磁気記録媒体を構成する磁性多層膜が示す磁化曲線である。
【図４】図３の低磁界の磁化曲線である。
【図５】マイクロ波アシスト磁気記録媒体を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加しない場合の異方性磁気抵抗効果を示す図である。
【図６】マイクロ波アシスト磁気記録媒体を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加した場合の異方性磁気抵抗効果を示す図である。
【図７】マイクロ波アシスト磁気記録媒体を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加した場合の反転磁場の周波数依存性を示す図である。
【図８】マイクロ波アシスト磁気記録媒体を構成する磁性多層膜における強磁性共鳴周波数の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の構成を示す断面図である。
図１に示す実施形態では、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０は、基板１上に形成される下地層２と、下地層２上に形成される記録層３と、記録層３上に形成される軟磁性層４と、軟磁性層４上に形成される保護層５と、がこの順に積層される構造を有している。
基板１は単結晶基板を用いることができる。基板１としては、ＭｇＯ基板、Ｓｉ基板、ガラス基板等を用いることができる。基板１上にＭｇＯ層などの適当な下地層２を設けることにより、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の磁性多層膜を作製することが可能となる。
【００２６】
下地層２は、基板１上に記録層３等の磁性多層膜を形成する際に、記録層３等の結晶品質や配向性を高めるために挿入される層である。下地層２は、バッファー層とも呼ばれている。下地層２としては、例えば、Ｆｅ（鉄）やＡｕ（金）からなる層とすることができる。図１に示すように、下地層２は、第１の下地層２ａと第２の下地層２ｂとからなる構成としてもよい。
【００２７】
記録層３は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の磁性多層膜面に対して水平方向又は垂直方向に磁気を記録する層である。記録層３は、軟磁性層４に磁気的に結合している層である。マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の記録密度を増加させるには、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の磁性多層膜面に対して垂直方向、つまり垂直磁気記録をすることが望ましい。この場合、記録層３の記録方向は、図１の紙面の上下方向であるＹ方向であり、記録層３の磁化方向は、基板１の面内に対して垂直方向である。記録層３の材料としては、磁気異方性の高い強磁性体を用いる。このような強磁性体としては、Ｌ１0型鉄白金規則合金、Ｃｏ−Ｐｔ系合金、Ｆｅ−Ｐｄ系合金、Ｃｏ−Ｐｄ系合金等が挙げられる。
【００２８】
軟磁性層４は、記録層３とは異なり磁化特性においてヒステリシスを有していない材料からなる。軟磁性層４は、軟磁性裏打層とも呼ばれている。軟磁性層４は、例えば、パーマロイ合金Ｆｅ19Ｎｉ81からなる。
【００２９】
なお、軟磁性層４としては、Ｃｏ−Ｆｅ合金等の軟磁性材料を用いることもできるが、磁気異方性の低いパーマロイ合金層を用いることが望ましい。
【００３０】
図２は、本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体２０に書き込みを行う機構を模式的に示す図である。図２に示すように、マイクロ波アシスト磁気記録媒体２０の上部には、書き込み磁気ヘッド３０が配設されている。
マイクロ波アシスト磁気記録媒体２０は、基板１上に形成される下地層２と、下地層２上に形成される軟磁性層４と、軟磁性層４上に形成される記録層３と、記録層３上に形成される保護層５と、がこの順に積層された構造を有している。図１に示す実施形態のマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０とは、軟磁性層４と記録層３との積層が逆になっている以外は同じ構成である。
【００３１】
書き込み磁気ヘッド３０の開口部３０ａには、書き込み用の直流磁場が印加されると共に、高周波磁場が重畳して印加される。マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の記録密度を向上させるためには、この開口部３０ａの寸法は小さい程好ましい。しかしながら、開口部３０ａの寸法が小さくなりすぎると急峻な直流磁場を発生させるのが困難となるので、開口部３０ａの寸法は急峻な直流磁場を発生させるために、例えば１００ｎｍ程度とする。
【００３２】
書き込み磁気ヘッド３０の開口部３０ａには、高周波磁場を印加するためにスピントルク発振器が配設されてもよい。スピントルク発振器は、巨大磁気抵抗素子やトンネル磁気抵抗素子からなり、直流が印加されてマイクロ波を発振する。スピントルク発振器は、ｎｍオーダーであるので、書き込み領域の寸法が微細化されても収容可能な小型発振器である。
【００３３】
本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０によれば、記録層３の界面と磁気的に交換結合している軟磁性層４内に高周波磁場を印加して誘起されるスピン波により、記録層３の反転磁場を低減するように制御して、つまり、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０に印加する高周波磁場により、記録層３の磁化を容易に磁化反転することができる。この磁化反転の現象は次のような経過を辿ることで生じる。
先ず、軟磁性層４内に誘起されたスピン波により軟磁性層４内の磁化が不均一な運動を起こす。次に、軟磁性層４と磁気的な交換結合をしている記録層３の磁化も軟磁性層４の影響を受け、記録層３内の磁化の運動が誘起される。この記録層３内の磁化に誘起される運動により記録層３の磁化反転が生じる。
これにより、記録層３を磁化方向を反転するための直流磁場を低減化して、垂直磁気記録をするマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の書き込みに要する直流磁場を減少させることができる。さらに、書き込み磁気ヘッド３０の狭い開口部３０ａから高周波磁場を印加することにより、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の記録密度を向上させることができる。
【００３４】
軟磁性層４内に高周波磁場を印加して誘起されるスピン波の周波数は、記録層３の強磁性共鳴周波数、例えばＨkが８０ｋＯｅ場合の２００ＧＨｚというサブＴＨｚよりも１桁以上低いＧＨｚ帯になる。ＧＨｚ帯の高周波磁場を印加する発振器は、サブＴＨｚの発振器よりも実現が容易であるので、書き込み磁気ヘッド３０の製造がより容易となる。
【００３５】
軟磁性層４内に高周波磁場を印加して誘起されるスピン波の周波数を、記録層３の強磁性共鳴周波数よりも低い周波数となるＧＨｚ帯、例えば、１〜１０ＧＨｚとするためには、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の構成、特に記録層３と軟磁性層４の厚さや磁気異方性とをパラメータとして設計することができる。スピン波のモードが励起される周波数は、解析的な計算やシミュレーションにより求めることができる。
【００３６】
記録層３がＦｅ48Ｐｔ52からなり、軟磁性層４がＦｅ19Ｎｉ81からなるマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０では、以下のような条件にすれば、軟磁性層４においてスピン波のモードが励起される周波数を、記録層３の強磁性共鳴周波数である大凡１５ＧＨｚ以下よりも低い周波数とすることができる。
（１）軟磁性層４を、５×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3(５×１０5Ｊ／ｍ3)以下の磁気 異方性をもたせ、軟磁性層４の厚さを２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲とする。
（２）記録層３を、５×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3(５×１０5Ｊ／ｍ3)以上の磁気異 方性をもたせ、記録層３の厚さを２０ｎｍ以下とする。
以上、説明した本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の特徴は、記録層３の記録方向によらず、記録層３が垂直磁気記録及び水平磁気記録の何れにも適用できる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００３７】
図１に示すマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を以下のようにして作製した。
記録層３としてＦｅ48Ｐｔ52からなる組成のＬ１0型鉄白金規則合金を、また、軟磁性層４としてＦｅ19Ｎｉ81からなる組成のパーマロイ合金を有しているマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を作製した。以下、記録層３は鉄白金規則合金層、軟磁性層４はパーマロイ合金層と呼ぶ。
【００３８】
マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の磁性多層膜はスパッタリング法を用いて、厚さが５００μｍのＭｇＯからなる基板１上に堆積した。厚さが１ｎｍのＦｅからなる下地層２ａ及び厚さが４０ｎｍのＡｕからなる下地層２ｂを室温で成膜し、基板温度を４５０℃にして厚さが１０ｎｍの鉄白金規則合金層３を成膜した。その後、厚さが１００ｎｍのパーマロイ合金層４を室温で成膜した。最後に、厚さが３ｎｍのＡｕからなる保護層５を室温で成膜した。
【００３９】
図３は、本発明に係るマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜が示す磁化曲線であり、図４は、図３の低磁界の磁化曲線である。図３及び図４の横軸は印加磁場Ｈ（ｋＯｅ）であり、縦軸は磁化Ｍ（ｅｍｕ／ｃｍ3）である。マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０に印加する磁場は、膜面内の磁化容易軸方向に印加した。
図３及び図４に示すように、磁化曲線には２段ループの挙動が現れており、低磁場付近に見られる一段目がパーマロイ合金層４の磁化反転が開始したことに起因し（図４の実線データ参照）、高磁場の二段目は鉄白金規則合金層３の磁化反転に対応している（図４の点線データ参照）。
【００４０】
マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０においては、パーマロイ合金層４の磁化反転が開始した後、鉄白金規則合金層３の磁化反転が生じる前に磁場をゼロに戻すと、可逆的な磁化の挙動（スプリングバックと呼ばれている。）が確認される（図４の実線データ参照）。これは、パーマロイ合金層４と鉄白金規則合金層３とが界面で交換結合しており、パーマロイ合金層４の磁化が反転を開始しても鉄白金規則合金層３によりピン止めされているために完全には磁化反転せず、磁場を取り除くことにより可逆的に元の状態に戻ることを意味している。
【００４１】
上記結果から、パーマロイ合金層４内の磁化が空間的にねじれていることが分かる。パーマロイ合金層４の膜厚を２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲で変えたマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の磁性多層膜においても、上記図３及び図４と同様に可逆的な磁化の挙動が観測された。
【００４２】
つぎに、作製した磁性多層膜１０を微細加工法により、保護層５、パーマロイ合金層４及び鉄白金規則合金層３を短軸が２μｍ、長軸が５０μｍの矩形状へと加工した。さらに、Ｆｅからなる下地層２ａ及びＡｕからなる下地層２ｂをコプレーナ導波路形状へと加工し、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０に高周波磁場を印加することが可能な構造を作製した。
【００４３】
図５は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加しない場合の異方性磁気抵抗効果を示す図である。異方性磁気抵抗効果は、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto-Resistance）と呼ばれている。図５の横軸は印加磁場Ｈ（Ｏｅ）であり、縦軸は磁化飽和状態の素子抵抗からの抵抗変化、即ちΔＲ（Ω）である。パーマロイ合金層４の膜厚は１２０ｎｍである。
ＡＭＲは電流と磁化の相対角度に依存して電気抵抗が変化する効果であり、電流と磁化が平行の状態で抵抗が高く、電流と磁化が垂直になると抵抗が減少する。
図５に示すように、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を加工して作製した矩形素子では、磁場を印加することでパーマロイ層内の磁化がねじれることにより、磁化と電流との相対角度が大きくなるため抵抗が減少する。磁場を増加させて記録層３となる鉄白金規則合金層３が磁化反転すると抵抗値が元の値に戻る。このように、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０に高周波磁場を印加していない状態では、鉄白金規則合金層３は２ｋＯｅの磁場で磁化反転する（図５の矢印（↑）参照）。
【００４４】
図６は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加した場合の異方性磁気抵抗効果を示す図である。図６の縦軸及び横軸は図５と同じである。印加した高周波磁場の周波数は７ＧＨｚであり、高周波磁場（Ｈrf）は１４３Ｏｅである。
図６から明らかなように、７ＧＨｚの高周波磁場（Ｈrf）１４３Ｏｅを印加することにより鉄白金規則合金層３が２５０Ｏｅの磁場で磁化反転した（図６の矢印（↑）参照）。
【００４５】
図５に示す高周波磁場を印加しない場合の反転磁場（保磁力に相当）に対する低減率は、下記（４）式で与えられる。
【数４】
ここで、Ｈc(Ｈrf)は高周波磁場印加時の反転磁場である。
上記（４）式から、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０では、高周波磁場を印加することにより、高周波磁場を印加しない場合と比較して、最大で８１％の反転磁場の低減率が得られた。
【００４６】
図７は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加した場合の反転磁場の周波数依存性を示す図である。図７の横軸は高周波磁場の周波数（ＧＨｚ）であり、縦軸は反転磁場ＨSW（Ｏｅ）である。パーマロイ合金層４の膜厚は１２０ｎｍであり、印加した高周波磁場の強度は１４３Ｏｅである。
図７から明らかなように、低周波数領域では反転磁場の変化が観測されず、7ＧＨｚ近傍において反転磁場が急激に減少する。さらに周波数を上昇させるにつれて、反転磁場が徐々に増加していく。反転磁場が減少する高周波磁場の周波数は７ＧＨｚ近傍であり、これは鉄白金規則合金層３の磁気異方性エネルギーから期待される強磁性共鳴周波数(１５ＧＨｚ以上)よりも低い値であることが判明した。
【００４７】
図８は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜における強磁性共鳴周波数の測定結果である。図８の横軸は高周波磁場の周波数（ＧＨｚ）であり、縦軸はＳパラメータのＳ１１の実部の変化、Ｒｅ（ΔＳ１１）である。パーマロイ合金層４の膜厚は１２０ｎｍであり、印加した直流磁場の強度は−５００Ｏｅである。この直流磁場は、磁性多層膜の面内方向において、鉄白金規則合金層３の磁化方向とは逆の向きに印加されており、パーマロイ合金層４の磁化が空間的にねじれた状態になる磁場領域に該当している。
図８から明らかなように、７ＧＨｚ近傍、８ＧＨｚ近傍及び１１ＧＨｚ近傍（図７の矢印（↓）参照）に強磁性共鳴周波数のピークが観測されていることが分かる。これらの周波数は、周波数の低いピークから順に、パーマロイ合金層４内の次数の低いスピン波のモードに起因している。これらの結果から、反転磁場が急激に減少した７ＧＨｚという周波数はパーマロイ合金層４内のスピン波モードに対応し、このモードを利用して鉄白金規則合金層３の反転磁場を低減できることが分かる。
【００４８】
上記実施例では、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜の面内で水平方向に記録する場合に記録層３の反転磁場を低減できるという測定結果について説明した。マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の垂直方向に磁気記録する場合についても同様な測定結果が得られることは勿論である。
【００４９】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５０】
１：基板
２：下地層
２ａ：第１の下地層
２ｂ：第２の下地層
３：記録層
４：軟磁性層
５：保護層
１０、２０：マイクロ波アシスト磁気記録媒体
３０：書き込み磁気ヘッド
３０ａ：開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体に関する。さらに詳しくは、本発明は、マイクロ波を印加して書き込みを行うことができる磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク記憶装置に使用される磁気記録媒体は、磁性体の向きで情報の「１」、「０」を記録している。この磁気記録媒体を高密度化するためには、記録層に用いられる磁性体の体積を縮小させる必要がある。記録層に用いられる磁性体には、安定した情報記録をするために、外部からの熱エネルギーによる擾乱に対する磁化の熱安定性が必要とされる。
【０００３】
磁化の熱安定性Δと磁気異方性エネルギーＫには、一般的に下記（１）式が成り立つ。
【数１】
ここで、Ｖは磁性体の体積、ｋBはボルツマン定数、Ｔは温度である。
【０００４】
（１）式から分かるように、磁気記録密度の増大に伴い磁性体の体積を減少させる場合、磁化の熱安定性を確保するためには、記録層としては高い磁気異方性エネルギーを有する材料が必要となる。
【０００５】
一方で記録層の磁気異方性エネルギーが高くなるにつれて、外部から情報を書き込むために必要とされる磁場が増大してしまう問題も生じる。磁化が均一に反転する一斉回転の磁化反転モードを仮定した場合、磁気異方性エネルギーと保磁力Ｈc及び異方性磁場Ｈkの間には、下記（２）式が成り立つ。
【数２】
ここで、Ｍsは磁性体の飽和磁化の値である。
【０００６】
例えば、Ｍsが１０００ｅｍｕ／ｃｍ3（１．２６Ｗｂ／ｍ2）で直径５ｎｍの粒からなる磁性体の記録層を仮定する。一般にΔは６０以上が要求されており、室温で４×１０7ｅｒｇ／ｃｍ3(４×１０6Ｊ／ｍ3)程度の磁気異方性エネルギーが必要となる。
【０００７】
一方、この粒子のＨcは８０ｋＯｅ（Ｏｅはエルステッド、６．４ＭＡ／ｍ）であり、記録層の磁化を反転させるためにはＨc以上の磁場を印加しなくてはならない。現行の磁気記録方式は、書き込み磁気ヘッドからの磁場により記録層の磁化反転を行うが、１０ｋＯｅ（０．８ＭＡ／ｍ）程度の磁場が書き込み磁気ヘッドから印加できる磁場の限界である。
【０００８】
この問題を解決するために、例えば特許文献１に開示されているように、外部磁場と同時にＧＨｚ帯域の高周波磁場を記録層に印加することにより、記録層の磁性体の磁化歳差運動を励起し、ダイナミックな磁化反転を行うマイクロ波アシスト磁化反転が検討されている。
【０００９】
記録層の磁性体が初期状態から反対方向へと磁化反転するためには、磁気異方性エネルギーにより決まるエネルギー障壁を乗り越えるためのエネルギーを加える必要がある。高い磁気異方性を有する材料では、そのエネルギー障壁が高いため、エネルギー障壁分の大きな外部磁場を印加してエネルギー障壁を乗り越えなくてはならない。
【００１０】
マイクロ波アシスト磁化反転の原理は、特許文献１に示されるように、記録層のもつ共鳴周波数と同程度の高周波磁場を印加して、低い外部磁場で磁化反転を誘起する手法のことを言う。磁性体の磁化は、有限温度下において有効磁場Ｈeffの周りを歳差運動している。その時の周波数ｆFMRは、下記（３）式で与えられる。このｆFMRは強磁性共鳴周波数と呼ばれる。
【数３】
ここで、γはジャイロ磁気因子である。
【００１１】
記録層においてｆFMRで歳差運動している磁化に対し同じ周波数の高周波磁場を印加すると、高周波磁場と磁化の歳差運動が共鳴し、歳差運動の振幅が増幅される。歳差運動が増幅された磁化は、エネルギー障壁よりも低い外部磁場下でも、歳差運動が増幅されていることによりエネルギー障壁を乗り越えることができ、最終的に磁化反転が生じる。これがマイクロ波アシスト磁化反転である。
【００１２】
非特許文献１では、記録層に用いるコバルト微粒子における高周波磁場印加時の保磁力を調べており、強磁性共鳴周波数に近い高周波磁場を印加することによりコバルト微粒子の保磁力が低下することが報告されている。
【００１３】
非特許文献２では、磁性体の磁化を電流で回転させることにより高周波磁場を発生させる発振器を磁気記録媒体用書き込み磁気ヘッドに搭載することを想定し、発生された高周波磁場が磁気記録媒体への書き込みに与える影響を計算機シミュレーションにより検討している。その結果、記録層の持つ強磁性共鳴周波数の近傍で大きく保磁力が低減することが報告されている。
【００１４】
また、非特許文献３では、記録層として磁気異方性の低い軟磁性層と磁気異方性の高い硬磁性層を組み合わせることにより、高周波磁場による保磁力の低下が効果的になることが計算機シミュレーションから報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０-２５７５３９号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】CHRISTOPHE THIRION et al.,“Switching of magnetization by nonlinear resonance studied in single nanoparticles”, Nature Materials, vol.2, p.524, 2003
【非特許文献２】Jian-Gang Zhu et al., “Microwave Assisted Magnetic Recording”, IEEE Trans. Magn., Vol.44, p.125, 2008
【非特許文献３】T. J. Fal et al., “Domain wall and microwave assisted switching in an exchange spring bilayer”, J. Appl. Phys., Vol.109, p.093911, 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
現在までにマイクロ波アシスト磁化反転の利点が実験及び計算から報告されているが、高密度磁気記録を視野に入れた場合、記録層の磁気異方性が高くなるにつれて印加する高周波磁場の周波数も高くなるという新たな課題が出てくる。
【００１８】
例えば（３）式の有効磁場には、異方性磁場も含まれるため、Ｈkが８０ｋＯｅの場合、ｆFMRは２００ＧＨｚを超える。このようなサブＴＨｚの小型発振器を書き込み磁気ヘッドに搭載することは、技術的な困難を伴う。
【００１９】
さらに、現状では大きな保磁力を持つ記録層にマイクロ波を照射した場合、低減率は大きくとも６０％から７０％程度であり、実装の観点から低減率が十分ではない。
【００２０】
本発明は、上記課題に鑑み、記録層の強磁性共鳴周波数よりも低い周波数の高周波磁場により書き込みが可能なマイクロ波アシスト磁気記録媒体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体は、基板と、基板上に形成される下地層と、下地層上に形成される軟磁性層、記録層及び保護層と、を含み、高周波を印加することで軟磁性層内に誘起されるスピン波により記録層の反転磁場を制御する。
【００２２】
上記構成において、記録層と軟磁性層とは、好ましくは、界面で磁気的に交換結合している。
軟磁性層のスピン波の周波数は、好ましくは、記録層の強磁性共鳴周波数よりも低い。
記録層は、好ましくは、５×１０5Ｊ／ｍ3以上の磁気異方性を有している。記録層の厚さは、好ましくは、２０ｎｍ以下である。
軟磁性層は、好ましくは、５×１０5Ｊ／ｍ3以下の磁気異方性を有している。軟磁性層の厚さは、好ましくは、２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である。
記録層の磁化方向は、基板の面内に対して垂直方向である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体によれば、軟磁性層内に誘起されるスピン波により記録層の反転磁場を制御することができ、記録層の強磁性共鳴周波数よりも著しく低いＧＨｚ帯で記録層の反転磁場を減少させることができ、記録層の記録密度を向上させることができる。例えば、軟磁性と記録層とを界面で磁気的に交換結合させ、軟磁性層の厚さを２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲で厚くすることにより、１ＧＨｚから１５ＧＨｚの高周波磁場により軟磁性層内に誘起させた空間的に不均一な磁化の集団的運動、つまり、スピン波を記録層内へと伝搬させて、記録層の保磁力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るマイクロ波アシスト磁気記録媒体の構成を示す断面図である。
【図２】本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体に書き込みを行う機構を模式的に示す図である。
【図３】本発明に係るマイクロ波アシスト磁気記録媒体を構成する磁性多層膜が示す磁化曲線である。
【図４】図３の低磁界の磁化曲線である。
【図５】マイクロ波アシスト磁気記録媒体を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加しない場合の異方性磁気抵抗効果を示す図である。
【図６】マイクロ波アシスト磁気記録媒体を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加した場合の異方性磁気抵抗効果を示す図である。
【図７】マイクロ波アシスト磁気記録媒体を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加した場合の反転磁場の周波数依存性を示す図である。
【図８】マイクロ波アシスト磁気記録媒体を構成する磁性多層膜における強磁性共鳴周波数の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の構成を示す断面図である。
図１に示す実施形態では、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０は、基板１上に形成される下地層２と、下地層２上に形成される記録層３と、記録層３上に形成される軟磁性層４と、軟磁性層４上に形成される保護層５と、がこの順に積層される構造を有している。
基板１は単結晶基板を用いることができる。基板１としては、ＭｇＯ基板、Ｓｉ基板、ガラス基板等を用いることができる。基板１上にＭｇＯ層などの適当な下地層２を設けることにより、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の磁性多層膜を作製することが可能となる。
【００２６】
下地層２は、基板１上に記録層３等の磁性多層膜を形成する際に、記録層３等の結晶品質や配向性を高めるために挿入される層である。下地層２は、バッファー層とも呼ばれている。下地層２としては、例えば、Ｆｅ（鉄）やＡｕ（金）からなる層とすることができる。図１に示すように、下地層２は、第１の下地層２ａと第２の下地層２ｂとからなる構成としてもよい。
【００２７】
記録層３は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の磁性多層膜面に対して水平方向又は垂直方向に磁気を記録する層である。記録層３は、軟磁性層４に磁気的に結合している層である。マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の記録密度を増加させるには、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の磁性多層膜面に対して垂直方向、つまり垂直磁気記録をすることが望ましい。この場合、記録層３の記録方向は、図１の紙面の上下方向であるＹ方向であり、記録層３の磁化方向は、基板１の面内に対して垂直方向である。記録層３の材料としては、磁気異方性の高い強磁性体を用いる。このような強磁性体としては、Ｌ１0型鉄白金規則合金、Ｃｏ−Ｐｔ系合金、Ｆｅ−Ｐｄ系合金、Ｃｏ−Ｐｄ系合金等が挙げられる。
【００２８】
軟磁性層４は、記録層３とは異なり磁化特性においてヒステリシスを有していない材料からなる。軟磁性層４は、軟磁性裏打層とも呼ばれている。軟磁性層４は、例えば、パーマロイ合金Ｆｅ19Ｎｉ81からなる。
【００２９】
なお、軟磁性層４としては、Ｃｏ−Ｆｅ合金等の軟磁性材料を用いることもできるが、磁気異方性の低いパーマロイ合金層を用いることが望ましい。
【００３０】
図２は、本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体２０に書き込みを行う機構を模式的に示す図である。図２に示すように、マイクロ波アシスト磁気記録媒体２０の上部には、書き込み磁気ヘッド３０が配設されている。
マイクロ波アシスト磁気記録媒体２０は、基板１上に形成される下地層２と、下地層２上に形成される軟磁性層４と、軟磁性層４上に形成される記録層３と、記録層３上に形成される保護層５と、がこの順に積層された構造を有している。図１に示す実施形態のマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０とは、軟磁性層４と記録層３との積層が逆になっている以外は同じ構成である。
【００３１】
書き込み磁気ヘッド３０の開口部３０ａには、書き込み用の直流磁場が印加されると共に、高周波磁場が重畳して印加される。マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の記録密度を向上させるためには、この開口部３０ａの寸法は小さい程好ましい。しかしながら、開口部３０ａの寸法が小さくなりすぎると急峻な直流磁場を発生させるのが困難となるので、開口部３０ａの寸法は急峻な直流磁場を発生させるために、例えば１００ｎｍ程度とする。
【００３２】
書き込み磁気ヘッド３０の開口部３０ａには、高周波磁場を印加するためにスピントルク発振器が配設されてもよい。スピントルク発振器は、巨大磁気抵抗素子やトンネル磁気抵抗素子からなり、直流が印加されてマイクロ波を発振する。スピントルク発振器は、ｎｍオーダーであるので、書き込み領域の寸法が微細化されても収容可能な小型発振器である。
【００３３】
本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０によれば、記録層３の界面と磁気的に交換結合している軟磁性層４内に高周波磁場を印加して誘起されるスピン波により、記録層３の反転磁場を低減するように制御して、つまり、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０に印加する高周波磁場により、記録層３の磁化を容易に磁化反転することができる。この磁化反転の現象は次のような経過を辿ることで生じる。
先ず、軟磁性層４内に誘起されたスピン波により軟磁性層４内の磁化が不均一な運動を起こす。次に、軟磁性層４と磁気的な交換結合をしている記録層３の磁化も軟磁性層４の影響を受け、記録層３内の磁化の運動が誘起される。この記録層３内の磁化に誘起される運動により記録層３の磁化反転が生じる。
これにより、記録層３を磁化方向を反転するための直流磁場を低減化して、垂直磁気記録をするマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の書き込みに要する直流磁場を減少させることができる。さらに、書き込み磁気ヘッド３０の狭い開口部３０ａから高周波磁場を印加することにより、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の記録密度を向上させることができる。
【００３４】
軟磁性層４内に高周波磁場を印加して誘起されるスピン波の周波数は、記録層３の強磁性共鳴周波数、例えばＨkが８０ｋＯｅ場合の２００ＧＨｚというサブＴＨｚよりも１桁以上低いＧＨｚ帯になる。ＧＨｚ帯の高周波磁場を印加する発振器は、サブＴＨｚの発振器よりも実現が容易であるので、書き込み磁気ヘッド３０の製造がより容易となる。
【００３５】
軟磁性層４内に高周波磁場を印加して誘起されるスピン波の周波数を、記録層３の強磁性共鳴周波数よりも低い周波数となるＧＨｚ帯、例えば、１〜１０ＧＨｚとするためには、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の構成、特に記録層３と軟磁性層４の厚さや磁気異方性とをパラメータとして設計することができる。スピン波のモードが励起される周波数は、解析的な計算やシミュレーションにより求めることができる。
【００３６】
記録層３がＦｅ48Ｐｔ52からなり、軟磁性層４がＦｅ19Ｎｉ81からなるマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０では、以下のような条件にすれば、軟磁性層４においてスピン波のモードが励起される周波数を、記録層３の強磁性共鳴周波数である大凡１５ＧＨｚ以下よりも低い周波数とすることができる。
（１）軟磁性層４を、５×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3(５×１０5Ｊ／ｍ3)以下の磁気 異方性をもたせ、軟磁性層４の厚さを２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲とする。
（２）記録層３を、５×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3(５×１０5Ｊ／ｍ3)以上の磁気異 方性をもたせ、記録層３の厚さを２０ｎｍ以下とする。
以上、説明した本発明のマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の特徴は、記録層３の記録方向によらず、記録層３が垂直磁気記録及び水平磁気記録の何れにも適用できる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００３７】
図１に示すマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を以下のようにして作製した。
記録層３としてＦｅ48Ｐｔ52からなる組成のＬ１0型鉄白金規則合金を、また、軟磁性層４としてＦｅ19Ｎｉ81からなる組成のパーマロイ合金を有しているマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を作製した。以下、記録層３は鉄白金規則合金層、軟磁性層４はパーマロイ合金層と呼ぶ。
【００３８】
マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の磁性多層膜はスパッタリング法を用いて、厚さが５００μｍのＭｇＯからなる基板１上に堆積した。厚さが１ｎｍのＦｅからなる下地層２ａ及び厚さが４０ｎｍのＡｕからなる下地層２ｂを室温で成膜し、基板温度を４５０℃にして厚さが１０ｎｍの鉄白金規則合金層３を成膜した。その後、厚さが１００ｎｍのパーマロイ合金層４を室温で成膜した。最後に、厚さが３ｎｍのＡｕからなる保護層５を室温で成膜した。
【００３９】
図３は、本発明に係るマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜が示す磁化曲線であり、図４は、図３の低磁界の磁化曲線である。図３及び図４の横軸は印加磁場Ｈ（ｋＯｅ）であり、縦軸は磁化Ｍ（ｅｍｕ／ｃｍ3）である。マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０に印加する磁場は、膜面内の磁化容易軸方向に印加した。
図３及び図４に示すように、磁化曲線には２段ループの挙動が現れており、低磁場付近に見られる一段目がパーマロイ合金層４の磁化反転が開始したことに起因し（図４の実線データ参照）、高磁場の二段目は鉄白金規則合金層３の磁化反転に対応している（図４の点線データ参照）。
【００４０】
マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０においては、パーマロイ合金層４の磁化反転が開始した後、鉄白金規則合金層３の磁化反転が生じる前に磁場をゼロに戻すと、可逆的な磁化の挙動（スプリングバックと呼ばれている。）が確認される（図４の実線データ参照）。これは、パーマロイ合金層４と鉄白金規則合金層３とが界面で交換結合しており、パーマロイ合金層４の磁化が反転を開始しても鉄白金規則合金層３によりピン止めされているために完全には磁化反転せず、磁場を取り除くことにより可逆的に元の状態に戻ることを意味している。
【００４１】
上記結果から、パーマロイ合金層４内の磁化が空間的にねじれていることが分かる。パーマロイ合金層４の膜厚を２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲で変えたマイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の磁性多層膜においても、上記図３及び図４と同様に可逆的な磁化の挙動が観測された。
【００４２】
つぎに、作製した磁性多層膜１０を微細加工法により、保護層５、パーマロイ合金層４及び鉄白金規則合金層３を短軸が２μｍ、長軸が５０μｍの矩形状へと加工した。さらに、Ｆｅからなる下地層２ａ及びＡｕからなる下地層２ｂをコプレーナ導波路形状へと加工し、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０に高周波磁場を印加することが可能な構造を作製した。
【００４３】
図５は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加しない場合の異方性磁気抵抗効果を示す図である。異方性磁気抵抗効果は、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto-Resistance）と呼ばれている。図５の横軸は印加磁場Ｈ（Ｏｅ）であり、縦軸は磁化飽和状態の素子抵抗からの抵抗変化、即ちΔＲ（Ω）である。パーマロイ合金層４の膜厚は１２０ｎｍである。
ＡＭＲは電流と磁化の相対角度に依存して電気抵抗が変化する効果であり、電流と磁化が平行の状態で抵抗が高く、電流と磁化が垂直になると抵抗が減少する。
図５に示すように、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を加工して作製した矩形素子では、磁場を印加することでパーマロイ層内の磁化がねじれることにより、磁化と電流との相対角度が大きくなるため抵抗が減少する。磁場を増加させて記録層３となる鉄白金規則合金層３が磁化反転すると抵抗値が元の値に戻る。このように、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０に高周波磁場を印加していない状態では、鉄白金規則合金層３は２ｋＯｅの磁場で磁化反転する（図５の矢印（↑）参照）。
【００４４】
図６は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加した場合の異方性磁気抵抗効果を示す図である。図６の縦軸及び横軸は図５と同じである。印加した高周波磁場の周波数は７ＧＨｚであり、高周波磁場（Ｈrf）は１４３Ｏｅである。
図６から明らかなように、７ＧＨｚの高周波磁場（Ｈrf）１４３Ｏｅを印加することにより鉄白金規則合金層３が２５０Ｏｅの磁場で磁化反転した（図６の矢印（↑）参照）。
【００４５】
図５に示す高周波磁場を印加しない場合の反転磁場（保磁力に相当）に対する低減率は、下記（４）式で与えられる。
【数４】
ここで、Ｈc(Ｈrf)は高周波磁場印加時の反転磁場である。
上記（４）式から、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０では、高周波磁場を印加することにより、高周波磁場を印加しない場合と比較して、最大で８１％の反転磁場の低減率が得られた。
【００４６】
図７は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜に対し、高周波磁場を印加した場合の反転磁場の周波数依存性を示す図である。図７の横軸は高周波磁場の周波数（ＧＨｚ）であり、縦軸は反転磁場ＨSW（Ｏｅ）である。パーマロイ合金層４の膜厚は１２０ｎｍであり、印加した高周波磁場の強度は１４３Ｏｅである。
図７から明らかなように、低周波数領域では反転磁場の変化が観測されず、7ＧＨｚ近傍において反転磁場が急激に減少する。さらに周波数を上昇させるにつれて、反転磁場が徐々に増加していく。反転磁場が減少する高周波磁場の周波数は７ＧＨｚ近傍であり、これは鉄白金規則合金層３の磁気異方性エネルギーから期待される強磁性共鳴周波数(１５ＧＨｚ以上)よりも低い値であることが判明した。
【００４７】
図８は、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜における強磁性共鳴周波数の測定結果である。図８の横軸は高周波磁場の周波数（ＧＨｚ）であり、縦軸はＳパラメータのＳ１１の実部の変化、Ｒｅ（ΔＳ１１）である。パーマロイ合金層４の膜厚は１２０ｎｍであり、印加した直流磁場の強度は−５００Ｏｅである。この直流磁場は、磁性多層膜の面内方向において、鉄白金規則合金層３の磁化方向とは逆の向きに印加されており、パーマロイ合金層４の磁化が空間的にねじれた状態になる磁場領域に該当している。
図８から明らかなように、７ＧＨｚ近傍、８ＧＨｚ近傍及び１１ＧＨｚ近傍（図７の矢印（↓）参照）に強磁性共鳴周波数のピークが観測されていることが分かる。これらの周波数は、周波数の低いピークから順に、パーマロイ合金層４内の次数の低いスピン波のモードに起因している。これらの結果から、反転磁場が急激に減少した７ＧＨｚという周波数はパーマロイ合金層４内のスピン波モードに対応し、このモードを利用して鉄白金規則合金層３の反転磁場を低減できることが分かる。
【００４８】
上記実施例では、マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０を構成する磁性多層膜の面内で水平方向に記録する場合に記録層３の反転磁場を低減できるという測定結果について説明した。マイクロ波アシスト磁気記録媒体１０の垂直方向に磁気記録する場合についても同様な測定結果が得られることは勿論である。
【００４９】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５０】
１：基板
２：下地層
２ａ：第１の下地層
２ｂ：第２の下地層
３：記録層
４：軟磁性層
５：保護層
１０、２０：マイクロ波アシスト磁気記録媒体
３０：書き込み磁気ヘッド
３０ａ：開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に形成される下地層と、下地層上に形成される軟磁性層、記録層及び保護層と、を含み、
高周波を印加することで上記軟磁性層内に誘起されるスピン波により上記記録層の反転磁場を制御する、マイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項２】
前記記録層と前記軟磁性層とは、界面で磁気的に交換結合している、請求項１に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項３】
前記軟磁性層のスピン波の周波数は、前記記録層の強磁性共鳴周波数よりも低い、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項４】
前記記録層は、５×１０5Ｊ／ｍ3以上の磁気異方性を有している、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項５】
前記記録層の厚さは２０ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項６】
前記軟磁性層は、５×１０5Ｊ／ｍ3以下の磁気異方性を有している、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項７】
前記軟磁性層の厚さは、２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項８】
前記記録層の磁化方向は、前記基板の面内に対して垂直方向である、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項１】
基板と、該基板上に形成される下地層と、下地層上に形成される軟磁性層、記録層及び保護層と、を含み、
高周波を印加することで上記軟磁性層内に誘起されるスピン波により上記記録層の反転磁場を制御する、マイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項２】
前記記録層と前記軟磁性層とは、界面で磁気的に交換結合している、請求項１に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項３】
前記軟磁性層のスピン波の周波数は、前記記録層の強磁性共鳴周波数よりも低い、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項４】
前記記録層は、５×１０5Ｊ／ｍ3以上の磁気異方性を有している、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項５】
前記記録層の厚さは２０ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項６】
前記軟磁性層は、５×１０5Ｊ／ｍ3以下の磁気異方性を有している、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項７】
前記軟磁性層の厚さは、２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲である、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【請求項８】
前記記録層の磁化方向は、前記基板の面内に対して垂直方向である、請求項１又は２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１０５５０６（Ｐ２０１３−１０５５０６Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６９３７（Ｐ２０１１−２４６９３７）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度、文部科学省、「高機能・超低消費電力スピンデバイス・ストレージ基盤技術の開発（超高速並列階層型サブシステムの要素技術の開発）」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度、文部科学省、「高機能・超低消費電力スピンデバイス・ストレージ基盤技術の開発（超高速並列階層型サブシステムの要素技術の開発）」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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