マイクロ波アシスト磁気記録用スピントルクオシレータ
【課題】
マイクロ波アシスト記録を行う磁気ヘッドでは、磁化高速回転体（Field Generation Layer：ＦＧＬ）の飽和磁化の大きさが大きくなるに従って、端部と中央部の反磁界の大きさの違いが大きくなるため、マイクロ波を発生させるＦＧＬは、単磁区状態で発振しない。
【解決手段】
マイクロ波アシスト記録の磁気ヘッドに用いるスピントルクオシレータは，固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有しており、交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方を小さくする構造を設ける。
マイクロ波アシスト記録を行う磁気ヘッドでは、磁化高速回転体（Field Generation Layer：ＦＧＬ）の飽和磁化の大きさが大きくなるに従って、端部と中央部の反磁界の大きさの違いが大きくなるため、マイクロ波を発生させるＦＧＬは、単磁区状態で発振しない。
【解決手段】
マイクロ波アシスト記録の磁気ヘッドに用いるスピントルクオシレータは，固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有しており、交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方を小さくする構造を設ける。
【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記録を行う磁気ヘッドにおける磁化高速回転体（Field Generation Layer：ＦＧＬ）を安定に単磁区状態で発振させる構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ（Hard disk drive）の記録密度向上に伴い、記録媒体のビットサイズは微細化が進んでいる。しかし、ビットサイズの微細化が進むにつれ、熱揺らぎによる記録状態の消失が懸念される。このような問題を解決し、将来の高密度記録での記録ビットを安定に維持するためには保磁力の大きな（すなわち磁気異方性の大きな）記録媒体を使用する必要があるが、保磁力の大きな記録媒体に記録を行うためには強い記録磁界が必要である。しかし実際には、記録ヘッドの狭小化及び、利用可能な磁性材料の制限により、記録磁界強度にも上限がある。このような理由により、記録媒体の保磁力は、記録ヘッドで発生可能な記録磁界の大きさによって制約される。このように、媒体の高い熱安定性と、記録しやすい保磁力という、相反する要求に応えるため、各種の補助手段を使って記録媒体の保磁力を記録時にのみ実効的に低くする記録手法が考案されており、磁気ヘッドとレーザなどの加熱手段を併用して記録を行う熱アシスト記録などがその代表である。
【０００３】
一方、記録ヘッドからの記録磁界に高周波磁界を併用することにより記録媒体の保磁力を局所的に低減させて記録を行う手法も存在する。例えば、特許文献１には、高周波磁界により磁気記録媒体をジュール加熱あるいは磁気共鳴加熱し、媒体保磁力を局所的に低減することにより情報を記録する技術が開示されている。このような高周波磁界と磁気ヘッド磁界との磁気共鳴を利用する記録手法（以降、マイクロ波アシスト記録という）では、磁気共鳴を利用するため、反転磁界の低減効果を得るためには、媒体の異方性磁界に比例する、大きな高周波磁界を印加することが必要である。
【０００４】
近年になり、スピントルク発振器のように、スピントルクを用いた高周波磁界の発生原理が提案され、マイクロ波アシスト記録の可能性が現実的なものとなってきた。たとえば、非特許文献１には、外部からのバイアス磁界なしに発振するスピントルク発振器に関する計算結果が開示されている。また、非特許文献２には、垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接した磁気記録媒体近傍に、スピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転体（Field Generation Layer：ＦＧＬ）を配置してマイクロ波（高周波磁界）を発生させ、磁気異方性の大きな磁気記録媒体に情報を記録する技術が開示されている。さらに、非特許文献３には、ＦＧＬに近接する主磁極の磁界を利用してＦＧＬの回転方向を制御するスピントルク発振器が提示され、これにより、効率的に、媒体のマイクロ波アシスト磁化反転が実現できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２４３５２７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】X. Zhu and J. G. Zhu, “Bias-Field-Free Microwave Oscillator Driven by Perpendicularly Polarized Spin Current” IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, P2670 VOL.42, NO.10 (2006)
【非特許文献２】J. G. Zhu and X. Zhu, ‘Microwave Assisted Magnetic Recording,’ The Magnetic Recording Conference (TMRC) 2007 Paper B6 (2007)
【非特許文献３】J. Zhu and Y. Wang, ‘Microwave Assisted Magnetic Recording with Circular AC Field Generated by Spin Torque Transfer,’ MMM Conference 2008 Paper GA-02 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マイクロ波アシスト記録用のスピントルク発振器を構成するＦＧＬに求められる特性は、大きな高周波磁界強度を安定して発振させることである。
【０００８】
ＦＧＬが発生する高周波磁界の強度を増加させる方法は，飽和磁化の大きな材料をＦＧＬに用いることである。
【０００９】
安定した発振状態とは，ＦＧＬ内の磁化が，スピントルクにより回転する際に，同方向にそろって回転している，すなわち単磁区状態で発振していることである。発振が不安定で磁化回転が同方向にそろっていない場合，すなわち多磁区状態の場合，磁化の回転状態が時間に対して一定でなくなる場合がある。この場合にはＦＧＬから発生する磁界強度が時間に対して一定でなくなり，十分に記録をアシストできなくなってしまう問題が起きてしまう。あるいは，多磁区状態の場合には，ＦＧＬ内で磁化が還流磁区状態を形成してしまう。この場合には磁化は時間に対して一定の回転状態を示すが，ＦＧＬ内で磁化が還流していることから，ＦＧＬから外部に向けて十分な磁界を発生できず，記録をアシストできなくなってしまうという問題が生じる。このように，ＦＧＬを単磁区状態で発振させることが，マイクロ波アシスト記録では必要条件である。
ＦＧＬが単磁区状態で発振しない要因としては，ＦＧＬの端部と中央部の反磁界の大きさの違いがある。ＦＧＬ端部ではＦＧＬ内部と外部の境界に大きな反磁界が発生する。反磁界は、ＦＧＬ内部と外部の境界に現れる面磁化が、内部の磁化とは逆向きに内部に向かって発生させる磁界である。この面磁化の大きさは、境界を挟んだ２つの磁化の大きさの差に対応して決まる。また、反磁界は、面磁化、即ち境界に近い場所ほど大きく、また、内部の磁化を減磁させる。なお、反磁界は、面磁化、即ち境界の間隔が大きくなるに従って小さくなる。その結果，ＦＧＬの中央部の反磁界の大きさとの差が大きくなる。すなわち，ＦＧＬ端部の磁化が感じる磁界の強さとＦＧＬ中央部の磁化が感じる磁界の強さに大きな差ができる。その結果，ＦＧＬ端部の磁化とＦＧＬ中央部の磁化は同一方向に同期して回転しなくなってしまう。すなわち単磁区状態で発振しなくなってしまう。反磁界の大きさはＦＧＬの飽和磁化の大きさに比例するため，ＦＧＬに低い飽和磁化の材料を用いれば，反磁界の大きさを低下させることができる。しかし，飽和磁化の小さな材料を用いた場合にはＦＧＬから発生する磁界強度が小さくなってしまうために，アシスト記録の観点からは望ましくない。
このようにマイクロ波アシスト記録では，飽和磁化の大きさを低下させる反磁界を少なくできる構造を提供することにより、ＦＧＬを安定に単磁区状態で発振させることが大きな課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために，本発明では以下の手段を用いる。従来構造のスピントルク発信器におけるＦＧＬは膜面内において一様の飽和磁化を有している。これに対して，本発明ではスピントルク発振器におけるＦＧＬに，膜面内方向の端部の飽和磁化を中央部分に比べて低下させた膜を用いる。反磁界の大きさは飽和磁化の大きさに比例するため，端部の飽和磁化の大きさを低下させたＦＧＬでは，ＦＧＬ端部の反磁界は低下する。その結果，ＦＧＬ端部と中央部における反磁界の大きさの差が小さくなり，ＦＧＬの磁化が同期して回転する状態，すなわち単磁区状態で発振しやすくなるのである。
【００１１】
このとき，ＦＧＬの媒体対向面に沿った端部の飽和磁化については，中央部と同程度の飽和磁化を有しているほうが望ましい。これは，媒体対向面に沿った端部の磁化量が低下すると，媒体に印加されるアシスト磁界強度を大きくすることができるためである。
【００１２】
本発明の構造では，飽和磁化を低下させるほど，あるいは飽和磁化を低下させる領域を広げるほど単磁区化が容易になり，磁化が一斉に回転するようになる。しかし，飽和磁化を低下させるほど，あるいは飽和磁化を低下させる領域を広げるほど，ＦＧＬ全体の磁化量が低下し，媒体に印加されるアシスト磁界強度は低下してしまう。したがって，ＦＧＬ端部における飽和磁化の低下量 および飽和磁化を低下させる領域には最適範囲が存在する。
【００１３】
ＦＧＬのトラック幅方向の端部および素子高さ方向の端部における飽和磁化の低下量は，ＦＧＬのトラック幅方向長さおよび素子高さ方向長さの比に依存して制御する必要がある。例えば素子高さ方向長さがトラック幅方向長さより長い場合，トラック幅方向のＦＧＬ端部は，素子高さ方向の端部に比べて反磁界の大きさが大きい。したがって，トラック幅方向端部の飽和磁化の低下量は素子高さ方向端部より大きくする必要がある。最適な素子高さ方向端部とトラック幅方向端部における飽和磁化の低下量の比は，素子高さ方向長さとトラック幅方向長さの逆数に略一致する。
【００１４】
本発明の構造を用いると，飽和磁化の大きさを低下させる反磁界を少なくできるので、大きいアシスト磁界強度と安定な発振が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、安定した発振が実現でき、信頼性が高いスピントルク発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による発振器を有する磁気記録再生ヘッドの概略図。
【図２】記録ヘッド部１００とその一部である発振器１１０の詳細な構成例。
【図３】ＦＧＬ１１１の膜面内の構成図。
【図４】本発明構成により得られる高周波磁界強度Ｈａｃと面積磁化比の関係。
【図５】Ｍ＿ｅｄｇｅを１.２ Ｔに固定しＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを変化させた場合のＦＧＬ１１１の単磁区化率および、完全に単磁区化したときの最大高周波磁界強度のＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ依存性。
【図６】Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒが０.５５である従来構造とＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒが１である本発明構造ＡのＦＧＬ１１１の膜面内の磁化状態。
【図７】Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ を１ 、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒを２.４ Ｔに固定し、Ｍｓ＿ｅｄｇｅを２.４Ｔから０.０Ｔまで変化させたときのＳＤＲと最大高周波磁界強度の(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ − Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/ Ｍｓ＿ｅｄｇｅ依存性。
【図８】Ｍ＿ｅｄｇｅを１.２ Ｔに固定しＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを変化させた場合および、Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを１.０ または３/７に固定しＭｓ＿ｅｄｇｅを２.４Ｔから０.０ Ｔまで変化させたときのＳＤＲの面積磁化比の依存性。
【図９】Ｍｓが均一な従来構成例。
【図１０】Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒが２.４ Ｔ、Ｍｓ＿ｅｄｇｅが１.２ Ｔである構成例。
【図１１】ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の境界が凸凹の形状である構成例。
【図１２】Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒが２.４ Ｔ、Ｍｓ＿ｅｄｇｅが１.０ Ｔである構成例。
【図１３】第２の実施例の構成例。
【図１４】第３の実施例の構成例。
【図１５】第４の実施例の構成例。
【図１６】第５の実施例の構成例。
【図１７】従来及び本発明の構成における各値の比較。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。理解を容易にするため、以下の図において同じ機能部分には同一の符号を付して説明する。
〔実施例１〕
図１は、データの記録や再生を行う磁気記録再生ヘッドと、この磁気記録再生ヘッドによってデータの記録や再生が行われる磁気記録媒体３００とを含むディスク装置における、本発明による発振器を有する磁気記録再生ヘッドの概略図を示す。
【００１８】
図１に示す磁気記録再生ヘッドは、記録ヘッド部１００と再生ヘッド部２００から構成される、記録再生分離ヘッドである。記録ヘッド部１００は高周波磁界を発生するための発振器１１０、記録ヘッド磁界を発生するための主磁極１２０、主磁極に磁場を励磁するためのコイル１６０から構成させる。さらに、主磁極のトレーリング方向にトレーリングシールド１３０を設けることが出来る。ここで、トレーリング方向はヘッドの媒体に対する進行方向と反対の方向であり、リーディング方向はヘッドの媒体対に対する進行方向であると定義する。また、図１には示していないが、主磁極１２０のトラック幅方向（紙面に垂直な方向）の外側にサイドシールドを設けても良い。本構成では磁気記録媒体３００に対する磁気記録再生ヘッドの進行方向から見て、再生部２００が先頭で記録部１００が後方の配置であるが、ヘッドの進行方向から見て記録部１００が先頭で再生部２００が後方になるように配置を逆転した構成であっても良い。
【００１９】
再生ヘッド部２００は再生センサ２１０、下部磁気シールド２２０と上部磁気シールド２３０からなる構成である。再生センサ２００は記録信号を再生する役割を担うことさえ出来れば特に特別な制限は必要がない。再生センサ２００の構成としては、例えば所謂ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）効果を有する再生センサであっても良いし、ＴＭＲ（Tunneling Magneto-Resistive）効果を有する再生センサであっても良いし、ＥＭＲ（Electro Mechanical Resonant）効果を有する再生センサであっても良い。また、外部磁界に対して逆極性の応答をする２つ以上の再生センサを有する所謂差動型再生センサであっても良い。また、下部磁気シールド２１０と上部磁気シールド２２０は再生信号品質の向上に重要な役割を担うため設けることが好ましい。
【００２０】
図２は本構成例における記録ヘッド部１００とその一部である発振器１１０の詳細な構成例である。図中に示す垂直記録媒体３００の記録層は磁気的に浮上面(Air Bearing Surface:ＡＢＳ)に対して垂直方向に磁化される。磁気記録媒体３００は一般的には、保護膜、記録層、軟磁性下地層などから構成されるが、記録層磁化の歳差運動周波数が発振器１１０の高周波磁界の発振周波数と概ね一致していることが好ましい。磁気記録媒体３００は各ビットが連続して存在する所謂連続媒体でも良いし、複数のトッラク間に記録ヘッドにより書き込み不可能な非磁性である領域が設けられている所謂ディスクリートトラックメディアでも良い。また、基板上に、凸状の磁性パターンと磁性パターン間の凹部を充填する非磁性体とを含む所謂パターンド媒体でもよい。
【００２１】
磁気ヘッド部１００の発振器１１０は、高周波磁界を発生するＦＧＬ１１１、スピン透過性の高い材料からなる中間層１１２、ＦＧＬ１１１にスピントルクを与えるためのスピン注入固定層１１３、ＦＧＬの磁化回転を安定化させるための回転ガイド層１１４から構成される。発振器１１０の構成は、図２に示すように主磁極側から回転ガイド層１１４、ＦＧＬ１１１、中間層１１２、スピン注入固定層１１３の順に積層してもよいし、反対に主磁極側からスピン注入固定層１１３、中間層１１２、ＦＧＬ１１１、回転ガイド層１１４の順に積層しても良い。発振器１１０の総膜厚の下限は特にないが、上限は２００ ｎｍ程度である。これは発振器１１０の総膜厚が厚すぎると主磁極１２０とシールド１３０間距離が広がりすぎるため、発振器１１０に印加させる主磁極１２０からの磁界の減衰が激しくなり、ＦＧＬ１１１の高周波発振が持続できなくなるためである。また、上記の距離が広がりすぎると、垂直記録媒体３００上の磁界の印加部分とＦＧＬからのマイクロ波の印加部分とが離れるため、マイクロ波アシスト記憶が適切に行われなくなる。
【００２２】
本構成例の中間層１１２はＣｕであり、膜厚は２ｎｍ である。中間層１１２の材料としては非磁性体の伝導材料であることが好ましく、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｉｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｔｉなどを用いることが出来る。本構成例のスピン注入層１１３はＣｏ/Ｐｔであり膜厚は１０ ｎｍである。また、本構成例に用いたＣｏ/Ｐｔの異方性磁界Ｈｋは８ ｋＯｅである。スピン注入層１１３には垂直異方性を持った材料を用いることによりＦＧＬ１１１の発振を安定させることが出来、例えばＣｏ/Ｐｔの他にＣｏ/Ｎｉ、Ｃｏ/Ｐｄ、ＣｏＣｒＴａ/Ｐｄ などの人工磁性材料を用いることが好ましい。また、発振の安定性は若干失われるがＦＧＬ１１１と同様の材料を用いることも出来る。本構成例の回転ガイド層１１４は垂直異方性エネルギーを持ったＣｏ/Ｎｉであり、膜厚は１０ ｎｍである。また、本構成例におけるＣｏ/ＮｉのＨｋは５ ｋＯｅである。回転ガイド層１１４の構成もスピン注入固定層１１３と同様の材料を用いることが好ましい。以上のような発振器１１０の構成とすることにより、高周波の高周波磁界を印加することができる。
【００２３】
本構成例の主磁極１２０とシールド１３０の構成としては、飽和磁化が大きく、結晶磁気異方性がほとんどないＣｏＦｅ合金のような材料を用いることが好ましい。
【００２４】
以下に、本発明構造の最大の特徴である，ＦＧＬの膜面内における端部の飽和磁化を中央部分に比べて低下させた膜を用いた構成、および得られる効果について詳細に説明する。
【００２５】
図３に本発明構造であるＦＧＬ１１１の膜面内の構成図を示す。ＦＧＬ１１１の膜中央部であるＦＧＬ１１１＿ａ を ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ と表記し、素子高さ方向の浮上面側以外の端部領域であるＦＧＬ１１１＿ｂ を ＦＧＬ＿ｅｄｇｅ と表記する。また、ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ の飽和磁化を Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ、領域の面積を Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ とし、ＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の飽和磁化を Ｍｓ＿ｅｄｇｅ 、領域の面積を Ｓ＿ｅｄｇｅ とする。本発明では、Ｍｓ＿ｅｄｇｅをＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒ よりも小さいＦＧＬ１１１の構成とする。この膜面内で飽和磁化を不均一に分布させることが発明の最大の特徴である。これにより、発振器１１０のＦＧＬ１１１の磁化が多磁区化する最大の要因であるＦＧＬ１１１の端部ＦＧＬ＿ｅｄｇｅと中央部ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒの反磁界の差分を低減することが可能となり、単磁区発振が容易となる。結果として、本発明構造では高い高周波磁界強度の実現が容易になるのである。
【００２６】
図３のように、内部の飽和磁化の大きさ(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ)に比べてその周辺部の飽和磁化の大きさ(Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)を小さくすることにより、ＦＧＬの周辺部に発生する面磁化の大きさ、即ち反磁界の大きさが、ＦＧＬ１１１を一様な大きさ(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ)の飽和磁化で構成した場合よりも、小さくなる。これは、図３に示すＦＧＬ１１１の周辺部の飽和磁化の大きさが、ＦＧＬ１１１を一様な大きさ(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ)の飽和磁化で構成した場合のＦＧＬ１１１の内部と外部との飽和磁化の大きさ（外部の飽和磁化はほとんど０）の差よりも小さくなる。即ち、本発明は、ＦＧＬ１１１を飽和磁化の大きさが異なる領域に分けて外部との飽和磁化の大きさの差を段階的に変化させることにより、その領域の境界に発生する面磁化の大きさを抑止して反磁界を少なくする構造を設けたことに特徴がある。
【００２７】
本構成例におけるＦＧＬ１１１のＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ の材料はＦｅ７０Ｃｏ３０であるとし、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ を２.４ Ｔとした。高い高周波磁界強度を実現するためには、ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒの材料としては高い飽和磁化を持つものが好ましい。また、飽和磁化が大きい方がＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の反磁界の差分も増加するので本発明の効果も顕著になるが、どのような材料であっても効果は得られる。例えば、ＦＧＬ１１１の材料としてはＦｅＣｏ合金の他に、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅＧｅ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＦｅＡｌ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＦｅＳｉなどのホイスラー合金、ＴｂＦｅＣｏなどのＲｅ-Ｔｍ系アルモファス系合金、ＣｏＣｒ系合金などでもよい。また、ＣｏＩｒなど負の垂直異方性エネルギーを持つ材料でもよい。また、ＦＧＬ１１１の膜厚を１７ｎｍ、ＦＧＬ１１１のトラック幅方向の幅 Ｔｗを４０ｎｍ、素子高さ方向の高さ ＳＨを４０ｎｍとした。ＦＧＬ１１１の膜厚も飽和磁化と同様に大きい方が、得られる最大の高周波磁界強度は向上するが、ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の反磁界の差分が増大する。本発明構造では、ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の反磁界の差分の低減が可能なので高い高周波磁界強度の実現の観点からＦＧＬ１１１の膜厚は厚い方が好ましい。ただし、ＦＧＬ１１１の膜厚が１００ｎｍ程度以下にすることが適当である。なぜなら、ＦＧＬ１１１の膜厚が１００ｎｍ程度以上にまで厚くなると、主磁極１２０からＦＧＬ１１１のトレーリング側に印加される磁界強度が低下し、発振周波数が大幅に低下しマイクロ波アシスト効果の著しい低下をもたらすためである。ＦＧＬに印加される磁界は記録ヘッド部１００のコイル１６０に流れる書き込み電流によって発生する磁界であり、発振周波数は、その磁界の中でスピンが才差運動する時のラーモアの角速度によって決まる。
【００２８】
さらに、本発明の効果を安定して得るための詳細条件を説明する。具体的には、ＦＧＬ１１１において、Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ、Ｓ＿ｅｄｇｅ、とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ が、
０.０５ ＜ (Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ x (Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ) ＜ １ （式１）
の関係を持つように設定する。以後、簡単のために(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ x (Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ)を面積磁化比と表記する。
【００２９】
図４に本発明構成により得られる高周波磁界強度Ｈａｃと面積磁化比の関係を示す。高周波磁界強度は実際に磁気記録媒体３００に印加される大きさを想定し、ＦＧＬ１１１の浮上面から素子高さ方向の媒体側に１０ｎｍの位置における大きさであると定義した。面積磁化比がゼロに近い時には、膜端部の磁化 Ｍｓ＿ｅｄｇｅ が膜中央部と等しい、もしくは、膜全体に占める膜端部の磁化が低下した領域の面積 Ｓ＿ｅｄｇｅの割合がゼロか非常に小さいことを意味している。つまり、従来構造である膜面内の飽和磁化が一様な構成である。反対に、面積磁化比が非常に大きいときには、膜全体に占める膜端部の磁化が低下した領域の面積 Ｓ＿ｅｄｇｅの割合が大きいことを意味しており、実質的にＦＧＬ１１１のＭｓを均一に低下させることとほぼ同じである。面積磁化比がゼロに近いもしくは、１以上のときには高周波磁界強度は約１.３ ｋＯｅであるが、面積磁化比を適切に制御することにより１.７ ｋＯｅ程度にまで向上させることが可能である。
【００３０】
したがって、図４の高周波磁界強度の面積磁化比依存性から分かるように、面積磁化比には高周波磁界強度の向上効果が得られる適切な範囲が存在する。ここでの面積磁化比の適切な範囲とは、面積磁化比の制御による高周波磁界強度の向上効果が１５％以上ある範囲（図４の斜線で示した領域であり、高周波磁界強度が１.５ ｋＯｅ以上の領域である）である。これが、式（１）に示した範囲となるのである。式（１）に示す本発明の面積磁化比の最適範囲は、Ｍｓ＿ｅｄｇｅとＳ＿ｅｄｇｅ のいずれか、もしくはその両方が変化した場合であっても変化しない。
【００３１】
図４の面積磁化比は、Ｍ＿ｅｄｇｅを１.２ Ｔに固定しＳ＿ｅｄｇｅ／Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを変化させることにより変化した場合、および、Ｓ＿ｅｄｇｅ／Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ を１または３/７ に固定しＭｓ＿ｅｄｇｅを２.４Ｔから０.０ Ｔまで変化さることにより変化した場合を示しており、これからＭｓ＿ｅｄｇｅとＳ＿ｅｄｇｅ のいずれを変化させた場合であっても、面積磁化比の最適範囲が変化しないことが確認できる。
【００３２】
以後、この面積磁化比には高周波磁界強度が最大となる最適範囲が存在する理由、および、最適範囲が変化しない理由を説明する。図５は、Ｍ＿ｅｄｇｅを１.２ Ｔに固定しＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを変化させた場合のＦＧＬ１１１の単磁区化率（Single Domain Ratio:ＳＤＲ）および、完全に単磁区化したときに得られる磁界強度である最大高周波磁界強度のＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ依存性を示す。図４に示した高周波磁界強度は、ＦＧＬ全体の飽和磁化の大きさとＳＤＲとの積と等しくなる関係を持つ。Ｓ＿ｅｄｇｅ とＳ＿ｃｅｎｔｅｒ は、それぞれの和が常に一定となるように変化させた。これは、ＦＧＬ１１１のトラック幅と素子高さが共に４０ｎｍであり、面積も常に４０x４０ ｎｍ2 であるためである。ここで、単磁区化率ＳＤＲは単磁区化の度合いを測る指標であり、磁化が完全に同一方向にそろっている単磁区状態であれば１、反対に完全に磁化がランダムな方向を向いている場合にはゼロである。
【００３３】
ＳＤＲは以下の式で定義する。
ＳＤＲ = {(ΣＭｘ/ｎＭｓ)2+(ΣＭｙ/ｎＭｓ)2+(ΣＭｚ/ｎＭｓ)2}１/２
ここで、Ｍｘ, Ｍｙ, Ｍｚはそれぞれ磁化のトラック幅方向、素子高さ方向、および膜厚方向の磁化の大きさであり、ｎはＦＧＬ１１１内の磁化の個数である。また、最大高周波磁界強度は上述したＦＧＬ１１１のＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒ、Ｍｓ＿ｅｄｇｅ， Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ， Ｓ＿ｅｄｇｅ，膜厚(１７ ｎｍ)、および浮上面から高周波磁界強度の観測点までの距離(１０ ｎｍ) から、電磁気学的に計算することができる。図５からわかるように、Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒが大きくなるほどＳＤＲは急激に増加しやがて１に向かって飽和する。
【００３４】
図６にＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒが０.５５である従来構造とＳ＿ｅｄｇｅ／Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒが１である本発明構造ＡのＦＧＬ１１１の膜面内の磁化状態を示す。ＳＤＲが０.５５である従来構造では磁化の方向が特に膜の端部において一方向にそろっていないが、ＳＤＲが０.９５である構造Ａでは磁化の方向は全てほぼ同一方向にそろっていることが確認できる。これは、Ｍｓが小さいＦＧＬ＿ｅｄｇｅの面積を大きくしたことにより、膜端部と中央部の反磁界の差分を低減できた効果である。一方で、最大高周波磁界強度は、ＦＧＬの全体の平均飽和磁化が低下するために、緩やかに低下する。以上より、ＳＤＲと最大高周波磁界強度のＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ依存性はお互いにトレードオフの関係にある。しかし、実際に得られる高周波磁界強度はＦＧＬ全体の飽和磁化の大きさとＳＤＲとの積でとなるので、高周波磁界強度の大きい向上効果が得られるＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒや面積磁化比の範囲が存在することになるのである。
【００３５】
図７にＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ を１ 、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒを２.４ Ｔに固定し、Ｍｓ＿ｅｄｇｅを２.４Ｔから０.０Ｔまで変化させたときのＳＤＲと最大高周波磁界強度の(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｅｄｇｅ依存性を示す。 (Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ が大きいほどＦＧＬ＿ｅｄｇｅとＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ の反磁界の差分が低減するためＳＤＲが大きくなる。一方で、(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒが大きいほどＦＧＬ全体の平均のＭｓは低下するので、最大高周波磁界強度は低下する。（Ｍｓの平均値<Ｍｓ>=(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ＋Ｍｓ＿ｅｄｇｅ Ｓ＿ｅｄｇｅ)/(Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ＋Ｓ＿ｅｄｇｅ)＝Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−(Ｓ＿ｅｄｇｅ Ｍｓ＿ｅｄｇｅ/(Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ＋Ｓ＿ｅｄｇｅ))Ｘ、ここでＸ＝(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ− Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅであり、Ｘが大きくなると<Ｍｓ>は小さくなる。）ＳＤＲと最大高周波磁界強度の(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ依存性は、図５に示した(Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ)依存性とよく似ている。
【００３６】
図８に、Ｍ＿ｅｄｇｅを１.２ Tに固定しＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを変化させた場合および、Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを１.０ または３/７に固定しＭｓ＿ｅｄｇｅを２.４Ｔから０.０ Ｔまで変化させたときのＳＤＲの面積磁化比の依存性を示す。この結果から分るように、ＳＤＲはＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒやＭｓ＿ｅｄｇｅ のいずれを変化させたときも関係なく面積磁化比だけから決まることが分かる。したがって、高周波磁界強度およびＳＤＲは面積磁化比だけから最適範囲が決まるのである。
【００３７】
式（１）で規定される本発明の面積磁化比の範囲はＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒ やＳ＿ｃｅｎｔｅｒが異なる場合についても変化しない。Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ が異なる場合は反磁界の絶対値自体は変化するが、単磁区化に問題となるのはＦＧＬ１１１における端部の反磁界と中央部の反磁界の差分が中央分の反磁界に対して大きいことである。式（１）では、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｒとＭｓ＿ｅｄｇｅの差分をＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒ で規格化しているためＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒ の値に依らず有効な面積磁化比の範囲が変わらないのである。
【００３８】
同様に、Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ が異なる場合についても、式（１）ではＳ＿ｅｄｇｅとＳ＿ｃｅｎｔｅｒ の比で面積磁化比を規定しているため、有効な面積磁化比は変化しないのである。しかし、ＦＧＬ１１１の面積が２００ × ２００ ｎｍ2程度以上に大きい場合は、磁化同士の方向をそろえる交換結合エネルギーに比べ，磁化を反平行に向かせる静磁気エネルギーの大きさが大きくなってしまうために，本発明の構造を用いても単磁区発振は困難である。ただし、マイクロ波アシスト記録方式が利用されるＨＤＤでは、記録密度の観点から、ＦＧＬ面積が２００×２００ ｎｍ2以上の素子が用いられることはない。
【００３９】
以下に本発明構造の最適な面積磁化比が得られる構成の構成例を図９、１０、１１、１２を用いて説明する。図１７の表には従来及び本発明の構成における各値を比較した結果を示す。図９に示しているのはＭｓが均一な従来構成例であり、ＳＤＲは０.５５、高周波磁界強度は１.３ ｋＯｅである。図１０に示す本構成例は、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒが２.４ Ｔ、Ｍｓ＿ｅｄｇｅが１.２ Ｔである。Ｍｓの低下が起こらないＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ は概ね長方形の形状である。Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒとＳ＿ｅｄｇｅ はともに８００ ｎｍ2である。このような構成とすることにより、ＳＤＲが０.９５となり高周波磁界強度が１.７ ｋＯｅにまで向上する。本構成のＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ は長方形の形状であるが、図１１に示すようにＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の境界が凸凹の形状であっても、Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒとＳ＿ｅｄｇｅとの面積比が変化しない範囲であれば、本発明の効果およびその範囲に影響を与えない。
【００４０】
図１２に本発明の別の構成例を示す。本構成例はＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒが２.４ Ｔ、Ｍｓ＿ｅｄｇｅが１.０ Ｔである。Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒとＳ＿ｅｄｇｅ はそれぞれ１１２０ ｎｍ2でと４８０ ｎｍ2である。このような構成とすることにより、ＳＤＲが０.８５，高周波磁界強度が１.６ ｋＯｅとなり、従来構造からの向上が可能である。
【００４１】
上述のＦＧＬ１１１の中央部と端部とでの飽和磁化の違いは，例えば同一の磁性材料でＦＧＬ１１１を形成した後に，ＦＧＬ１１１端部に酸化，窒化，その他の化学反応処理を行うことで，または窒素，Ｃｒ等のイオンを注入することで，ＦＧＬ１１１端部の飽和磁化を低減させることにより形成することができる。また，あらかじめ飽和磁化の異なる材料にて形成することも可能である。
〔実施例２〕
図１3に本発明における第２の実施例を示す。本実施例では実施例１に対し，ＦＧＬ１１１の浮上面対抗面方向の素子高さ方向長さＳＨがトラック幅方向長さＴｗよりも長い，長方形形状となっている。このような形状で飽和磁化が均一な場合，トラック幅方向のＦＧＬ端部は，素子高さ方向の端部に比べて端部間の距離が短いため，反磁界の大きさがより大きくなる。このため，このトラック幅方向のＦＧＬ端部の磁化は他の部分の磁化と同様に回転することが出来ず，つまりは単磁区発振を阻害する主要因となるのである。よって，本形状ではＦＧＬ１１１のトラック幅方向端部の反磁界の大きさをより低減することが必要となる。
【００４２】
そこで本実施例のように，例えばＦＧＬ１１１端部の磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅの飽和磁化Ｍｓがその領域内で同一の場合，トラック幅方向の磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅ＿Ｔｗを素子高さ方向の磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅ＿ＳＨよりも大きくすることにより，トラック幅方向のＦＧＬ１１１端部の反磁界の大きさをより低減させることが可能になる。これによりＦＧＬ１１１のトラック幅方向端部の反磁界の大きさと中央部や素子高さ方向端部の反磁界の大きさの差が小さくなり，ＦＧＬ１１１の磁化が同期して回転する状態，すなわち単磁区状態で発振しやすくなるのである。
【００４３】
また，例えばトラック幅方向，及び素子高さ方向の磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅの大きさが同等の場合には，トラック幅方向のＦＧＬ１１１端部の飽和磁化Ｍｓを，素子高さ方向の端部よりも小さくすることによっても同様の効果が得られる。ここで，磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅ，及び飽和磁化Ｍｓはそれぞれ独立に制御する必要はなく，両者を同時に変化させても同様の効果が得られる。この場合，ＦＧＬ１１１端部の磁化量低下部１１１＿ｂの飽和磁化Ｍｓと領域Ｓ＿ｅｄｇｅとの比（Ｍｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅ）に関し，トラック幅方向端部と素子高さ方向端部のそれぞれのＭｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅの比を，素子高さ方向長さＳＨとトラック幅方向長さＴｗの比と同等にすることにより，トラック幅方向端部，及び素子高さ方向端部の反磁界の大きさも同等となるため，最も単磁区発振を得やすくなる，つまりは大きな発生磁界強度を得ることが可能となる。
〔実施例３〕
図１4に本発明における第３の実施例を示す。本実施例のＦＧＬ１１１形状も長方形形状であるが，実施例２と異なりトラック幅方向長さＴｗが素子高さ方向長さＳＨよりも長い形状となっている。よってこの場合はＦＧＬ１１１の素子高さ方向端部の反磁界の大きさがトラック幅方向端部よりも大きくなり，単磁区発振を阻害する主要因となる。この形状では，実施例２で示したように素子高さ方向のＦＧＬ１１１端部の磁化量低下部１１１＿ｂの磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅをより大きく，または飽和磁化Ｍｓをより小さく，更には両者を同時に制御することにより，素子高さ方向のＦＧＬ端部の反磁界の大きさをより低減させることが可能になる。その結果，ＦＧＬの素子高さ方向端部の反磁界の大きさと中央部やトラック幅方向端部の反磁界の大きさとの差が小さくなり，実施例２と同様単磁区発振しやすくなる。
【００４４】
また、この場合も実施例２同様，ＦＧＬ１１１端部の磁化量低下部１１１＿ｂの飽和磁化Ｍｓと領域Ｓ＿ｅｄｇｅとの比（Ｍｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅ）に関し，トラック幅方向端部と素子高さ方向端部のそれぞれのＭｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅの比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））を，素子高さ方向の長さＳＨとトラック幅方向の長さＴｗの比（ＳＨ／Ｔｗ）と同等にすることにより，トラック幅方向端部，及び素子高さ方向端部の反磁界の大きさも同等となるため，最も単磁区発振を得やすく，且つ十分な発生磁界強度を得ることが可能となる。
〔実施例４〕
図１5に本発明における第４の実施例を示す。本実施例は実施例１のＦＧＬ１１１構造においてＦＧＬ端部の磁化量低下部の飽和磁化Ｍｓが，ＦＧＬ中央部１１１＿ａの飽和磁化に対し２段以上に段階的に低下している構造１１１＿ｃである。この場合，ＦＧＬ端部の反磁界の大きさは段階的に低下している磁化量低下部１１１＿ｃの平均的な飽和磁化Ｍｓに応じて低減するため，実施例１と同様にＦＧＬ１１１端部の反磁界の大きさの低減効果から単磁区発振を得ることが可能になる。
【００４５】
また，実施例２，３のように素子高さ方向長さＳＨとトラック幅方向長さＴｗが異なるＦＧＬ１１１形状においてもＦＧＬ１１１端部の磁化量低下部１１１＿ｃの平均的な飽和磁化Ｍｓと領域Ｓ＿ｅｄｇｅとの比（Ｍｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅ）に関し，トラック幅方向端部と素子高さ方向端部のそれぞれのＭｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅの比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））を，素子高さ方向長さＳＨとトラック幅方向長さＴｗの比（ＳＨ／Ｔｗ）と同等にすることにより，同様の効果を得ることが出来る。
【００４６】
本実施例で示したＦＧＬ端部の飽和磁化が段階的に変化している構造は，実施例１で示した形成方法を応用することにより実現することができる。
〔実施例５〕
図１6に本発明における第５の実施例を示す。本実施例はこれまでの実施例の磁化量低下部１１１＿ｂまたは１１１＿ｃに加え，ＦＧＬの浮上面対抗面の端部にも磁化量低下部１１１＿ｂ（飽和磁化が一定）または１１１＿ｃ（飽和磁化が段階的に低下）が存在する構造である。この場合，ＦＧＬ１１１の全ての端部に磁化量低下部１１１＿ｂまたは１１１＿ｃがあるため，全ての端部の反磁界の大きさを低減することが可能となる。このため，ＦＧＬ１１１の単磁区発振が得やすい構造である。
【００４７】
この構造では浮上面対抗面端部の飽和磁化Ｍｓが低下してしまうため，またＦＧＬ中央の高飽和磁化部分１１１＿ａが浮上面対抗面から離れてしまうため，ＦＧＬ１１１からの発生磁界強度が低下してしまうが，浮上面対抗面端部の磁化量低下部の面積（端部からの距離）を他端部の磁化量低下部よりも低減させる、あるいは、飽和磁化を他端部の磁化量低下部よりも小さくする設計を行うことにより，単磁区発振の実現で大きな発生磁界強度を得ることが可能となる。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４９】
１００ 記録ヘッド部
１１０ 発振器
１１１ ＦＧＬ
１１１＿ａ ＦＧＬ膜中央部
１１１＿ｂ，ｃＦＧＬ膜端部
１１２ 中間層
１１３ スピン注入固定層
１１４ 回転ガイド層
１２０ 主磁極
１３０ トレーリングシールド
１６０ コイル
２００ 再生ヘッド部
２１０ 再生センサ
２２０ 下部磁気シールド
２３０ 上部磁気シールド
３００ 記録媒体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波アシスト記録を行う磁気ヘッドにおける磁化高速回転体（Field Generation Layer：ＦＧＬ）を安定に単磁区状態で発振させる構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ（Hard disk drive）の記録密度向上に伴い、記録媒体のビットサイズは微細化が進んでいる。しかし、ビットサイズの微細化が進むにつれ、熱揺らぎによる記録状態の消失が懸念される。このような問題を解決し、将来の高密度記録での記録ビットを安定に維持するためには保磁力の大きな（すなわち磁気異方性の大きな）記録媒体を使用する必要があるが、保磁力の大きな記録媒体に記録を行うためには強い記録磁界が必要である。しかし実際には、記録ヘッドの狭小化及び、利用可能な磁性材料の制限により、記録磁界強度にも上限がある。このような理由により、記録媒体の保磁力は、記録ヘッドで発生可能な記録磁界の大きさによって制約される。このように、媒体の高い熱安定性と、記録しやすい保磁力という、相反する要求に応えるため、各種の補助手段を使って記録媒体の保磁力を記録時にのみ実効的に低くする記録手法が考案されており、磁気ヘッドとレーザなどの加熱手段を併用して記録を行う熱アシスト記録などがその代表である。
【０００３】
一方、記録ヘッドからの記録磁界に高周波磁界を併用することにより記録媒体の保磁力を局所的に低減させて記録を行う手法も存在する。例えば、特許文献１には、高周波磁界により磁気記録媒体をジュール加熱あるいは磁気共鳴加熱し、媒体保磁力を局所的に低減することにより情報を記録する技術が開示されている。このような高周波磁界と磁気ヘッド磁界との磁気共鳴を利用する記録手法（以降、マイクロ波アシスト記録という）では、磁気共鳴を利用するため、反転磁界の低減効果を得るためには、媒体の異方性磁界に比例する、大きな高周波磁界を印加することが必要である。
【０００４】
近年になり、スピントルク発振器のように、スピントルクを用いた高周波磁界の発生原理が提案され、マイクロ波アシスト記録の可能性が現実的なものとなってきた。たとえば、非特許文献１には、外部からのバイアス磁界なしに発振するスピントルク発振器に関する計算結果が開示されている。また、非特許文献２には、垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接した磁気記録媒体近傍に、スピントルクによって磁化が高速回転する磁化高速回転体（Field Generation Layer：ＦＧＬ）を配置してマイクロ波（高周波磁界）を発生させ、磁気異方性の大きな磁気記録媒体に情報を記録する技術が開示されている。さらに、非特許文献３には、ＦＧＬに近接する主磁極の磁界を利用してＦＧＬの回転方向を制御するスピントルク発振器が提示され、これにより、効率的に、媒体のマイクロ波アシスト磁化反転が実現できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２４３５２７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】X. Zhu and J. G. Zhu, “Bias-Field-Free Microwave Oscillator Driven by Perpendicularly Polarized Spin Current” IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, P2670 VOL.42, NO.10 (2006)
【非特許文献２】J. G. Zhu and X. Zhu, ‘Microwave Assisted Magnetic Recording,’ The Magnetic Recording Conference (TMRC) 2007 Paper B6 (2007)
【非特許文献３】J. Zhu and Y. Wang, ‘Microwave Assisted Magnetic Recording with Circular AC Field Generated by Spin Torque Transfer,’ MMM Conference 2008 Paper GA-02 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マイクロ波アシスト記録用のスピントルク発振器を構成するＦＧＬに求められる特性は、大きな高周波磁界強度を安定して発振させることである。
【０００８】
ＦＧＬが発生する高周波磁界の強度を増加させる方法は，飽和磁化の大きな材料をＦＧＬに用いることである。
【０００９】
安定した発振状態とは，ＦＧＬ内の磁化が，スピントルクにより回転する際に，同方向にそろって回転している，すなわち単磁区状態で発振していることである。発振が不安定で磁化回転が同方向にそろっていない場合，すなわち多磁区状態の場合，磁化の回転状態が時間に対して一定でなくなる場合がある。この場合にはＦＧＬから発生する磁界強度が時間に対して一定でなくなり，十分に記録をアシストできなくなってしまう問題が起きてしまう。あるいは，多磁区状態の場合には，ＦＧＬ内で磁化が還流磁区状態を形成してしまう。この場合には磁化は時間に対して一定の回転状態を示すが，ＦＧＬ内で磁化が還流していることから，ＦＧＬから外部に向けて十分な磁界を発生できず，記録をアシストできなくなってしまうという問題が生じる。このように，ＦＧＬを単磁区状態で発振させることが，マイクロ波アシスト記録では必要条件である。
ＦＧＬが単磁区状態で発振しない要因としては，ＦＧＬの端部と中央部の反磁界の大きさの違いがある。ＦＧＬ端部ではＦＧＬ内部と外部の境界に大きな反磁界が発生する。反磁界は、ＦＧＬ内部と外部の境界に現れる面磁化が、内部の磁化とは逆向きに内部に向かって発生させる磁界である。この面磁化の大きさは、境界を挟んだ２つの磁化の大きさの差に対応して決まる。また、反磁界は、面磁化、即ち境界に近い場所ほど大きく、また、内部の磁化を減磁させる。なお、反磁界は、面磁化、即ち境界の間隔が大きくなるに従って小さくなる。その結果，ＦＧＬの中央部の反磁界の大きさとの差が大きくなる。すなわち，ＦＧＬ端部の磁化が感じる磁界の強さとＦＧＬ中央部の磁化が感じる磁界の強さに大きな差ができる。その結果，ＦＧＬ端部の磁化とＦＧＬ中央部の磁化は同一方向に同期して回転しなくなってしまう。すなわち単磁区状態で発振しなくなってしまう。反磁界の大きさはＦＧＬの飽和磁化の大きさに比例するため，ＦＧＬに低い飽和磁化の材料を用いれば，反磁界の大きさを低下させることができる。しかし，飽和磁化の小さな材料を用いた場合にはＦＧＬから発生する磁界強度が小さくなってしまうために，アシスト記録の観点からは望ましくない。
このようにマイクロ波アシスト記録では，飽和磁化の大きさを低下させる反磁界を少なくできる構造を提供することにより、ＦＧＬを安定に単磁区状態で発振させることが大きな課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために，本発明では以下の手段を用いる。従来構造のスピントルク発信器におけるＦＧＬは膜面内において一様の飽和磁化を有している。これに対して，本発明ではスピントルク発振器におけるＦＧＬに，膜面内方向の端部の飽和磁化を中央部分に比べて低下させた膜を用いる。反磁界の大きさは飽和磁化の大きさに比例するため，端部の飽和磁化の大きさを低下させたＦＧＬでは，ＦＧＬ端部の反磁界は低下する。その結果，ＦＧＬ端部と中央部における反磁界の大きさの差が小さくなり，ＦＧＬの磁化が同期して回転する状態，すなわち単磁区状態で発振しやすくなるのである。
【００１１】
このとき，ＦＧＬの媒体対向面に沿った端部の飽和磁化については，中央部と同程度の飽和磁化を有しているほうが望ましい。これは，媒体対向面に沿った端部の磁化量が低下すると，媒体に印加されるアシスト磁界強度を大きくすることができるためである。
【００１２】
本発明の構造では，飽和磁化を低下させるほど，あるいは飽和磁化を低下させる領域を広げるほど単磁区化が容易になり，磁化が一斉に回転するようになる。しかし，飽和磁化を低下させるほど，あるいは飽和磁化を低下させる領域を広げるほど，ＦＧＬ全体の磁化量が低下し，媒体に印加されるアシスト磁界強度は低下してしまう。したがって，ＦＧＬ端部における飽和磁化の低下量 および飽和磁化を低下させる領域には最適範囲が存在する。
【００１３】
ＦＧＬのトラック幅方向の端部および素子高さ方向の端部における飽和磁化の低下量は，ＦＧＬのトラック幅方向長さおよび素子高さ方向長さの比に依存して制御する必要がある。例えば素子高さ方向長さがトラック幅方向長さより長い場合，トラック幅方向のＦＧＬ端部は，素子高さ方向の端部に比べて反磁界の大きさが大きい。したがって，トラック幅方向端部の飽和磁化の低下量は素子高さ方向端部より大きくする必要がある。最適な素子高さ方向端部とトラック幅方向端部における飽和磁化の低下量の比は，素子高さ方向長さとトラック幅方向長さの逆数に略一致する。
【００１４】
本発明の構造を用いると，飽和磁化の大きさを低下させる反磁界を少なくできるので、大きいアシスト磁界強度と安定な発振が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、安定した発振が実現でき、信頼性が高いスピントルク発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による発振器を有する磁気記録再生ヘッドの概略図。
【図２】記録ヘッド部１００とその一部である発振器１１０の詳細な構成例。
【図３】ＦＧＬ１１１の膜面内の構成図。
【図４】本発明構成により得られる高周波磁界強度Ｈａｃと面積磁化比の関係。
【図５】Ｍ＿ｅｄｇｅを１.２ Ｔに固定しＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを変化させた場合のＦＧＬ１１１の単磁区化率および、完全に単磁区化したときの最大高周波磁界強度のＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ依存性。
【図６】Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒが０.５５である従来構造とＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒが１である本発明構造ＡのＦＧＬ１１１の膜面内の磁化状態。
【図７】Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ を１ 、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒを２.４ Ｔに固定し、Ｍｓ＿ｅｄｇｅを２.４Ｔから０.０Ｔまで変化させたときのＳＤＲと最大高周波磁界強度の(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ − Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/ Ｍｓ＿ｅｄｇｅ依存性。
【図８】Ｍ＿ｅｄｇｅを１.２ Ｔに固定しＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを変化させた場合および、Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを１.０ または３/７に固定しＭｓ＿ｅｄｇｅを２.４Ｔから０.０ Ｔまで変化させたときのＳＤＲの面積磁化比の依存性。
【図９】Ｍｓが均一な従来構成例。
【図１０】Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒが２.４ Ｔ、Ｍｓ＿ｅｄｇｅが１.２ Ｔである構成例。
【図１１】ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の境界が凸凹の形状である構成例。
【図１２】Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒが２.４ Ｔ、Ｍｓ＿ｅｄｇｅが１.０ Ｔである構成例。
【図１３】第２の実施例の構成例。
【図１４】第３の実施例の構成例。
【図１５】第４の実施例の構成例。
【図１６】第５の実施例の構成例。
【図１７】従来及び本発明の構成における各値の比較。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。理解を容易にするため、以下の図において同じ機能部分には同一の符号を付して説明する。
〔実施例１〕
図１は、データの記録や再生を行う磁気記録再生ヘッドと、この磁気記録再生ヘッドによってデータの記録や再生が行われる磁気記録媒体３００とを含むディスク装置における、本発明による発振器を有する磁気記録再生ヘッドの概略図を示す。
【００１８】
図１に示す磁気記録再生ヘッドは、記録ヘッド部１００と再生ヘッド部２００から構成される、記録再生分離ヘッドである。記録ヘッド部１００は高周波磁界を発生するための発振器１１０、記録ヘッド磁界を発生するための主磁極１２０、主磁極に磁場を励磁するためのコイル１６０から構成させる。さらに、主磁極のトレーリング方向にトレーリングシールド１３０を設けることが出来る。ここで、トレーリング方向はヘッドの媒体に対する進行方向と反対の方向であり、リーディング方向はヘッドの媒体対に対する進行方向であると定義する。また、図１には示していないが、主磁極１２０のトラック幅方向（紙面に垂直な方向）の外側にサイドシールドを設けても良い。本構成では磁気記録媒体３００に対する磁気記録再生ヘッドの進行方向から見て、再生部２００が先頭で記録部１００が後方の配置であるが、ヘッドの進行方向から見て記録部１００が先頭で再生部２００が後方になるように配置を逆転した構成であっても良い。
【００１９】
再生ヘッド部２００は再生センサ２１０、下部磁気シールド２２０と上部磁気シールド２３０からなる構成である。再生センサ２００は記録信号を再生する役割を担うことさえ出来れば特に特別な制限は必要がない。再生センサ２００の構成としては、例えば所謂ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）効果を有する再生センサであっても良いし、ＴＭＲ（Tunneling Magneto-Resistive）効果を有する再生センサであっても良いし、ＥＭＲ（Electro Mechanical Resonant）効果を有する再生センサであっても良い。また、外部磁界に対して逆極性の応答をする２つ以上の再生センサを有する所謂差動型再生センサであっても良い。また、下部磁気シールド２１０と上部磁気シールド２２０は再生信号品質の向上に重要な役割を担うため設けることが好ましい。
【００２０】
図２は本構成例における記録ヘッド部１００とその一部である発振器１１０の詳細な構成例である。図中に示す垂直記録媒体３００の記録層は磁気的に浮上面(Air Bearing Surface:ＡＢＳ)に対して垂直方向に磁化される。磁気記録媒体３００は一般的には、保護膜、記録層、軟磁性下地層などから構成されるが、記録層磁化の歳差運動周波数が発振器１１０の高周波磁界の発振周波数と概ね一致していることが好ましい。磁気記録媒体３００は各ビットが連続して存在する所謂連続媒体でも良いし、複数のトッラク間に記録ヘッドにより書き込み不可能な非磁性である領域が設けられている所謂ディスクリートトラックメディアでも良い。また、基板上に、凸状の磁性パターンと磁性パターン間の凹部を充填する非磁性体とを含む所謂パターンド媒体でもよい。
【００２１】
磁気ヘッド部１００の発振器１１０は、高周波磁界を発生するＦＧＬ１１１、スピン透過性の高い材料からなる中間層１１２、ＦＧＬ１１１にスピントルクを与えるためのスピン注入固定層１１３、ＦＧＬの磁化回転を安定化させるための回転ガイド層１１４から構成される。発振器１１０の構成は、図２に示すように主磁極側から回転ガイド層１１４、ＦＧＬ１１１、中間層１１２、スピン注入固定層１１３の順に積層してもよいし、反対に主磁極側からスピン注入固定層１１３、中間層１１２、ＦＧＬ１１１、回転ガイド層１１４の順に積層しても良い。発振器１１０の総膜厚の下限は特にないが、上限は２００ ｎｍ程度である。これは発振器１１０の総膜厚が厚すぎると主磁極１２０とシールド１３０間距離が広がりすぎるため、発振器１１０に印加させる主磁極１２０からの磁界の減衰が激しくなり、ＦＧＬ１１１の高周波発振が持続できなくなるためである。また、上記の距離が広がりすぎると、垂直記録媒体３００上の磁界の印加部分とＦＧＬからのマイクロ波の印加部分とが離れるため、マイクロ波アシスト記憶が適切に行われなくなる。
【００２２】
本構成例の中間層１１２はＣｕであり、膜厚は２ｎｍ である。中間層１１２の材料としては非磁性体の伝導材料であることが好ましく、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｉｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｔｉなどを用いることが出来る。本構成例のスピン注入層１１３はＣｏ/Ｐｔであり膜厚は１０ ｎｍである。また、本構成例に用いたＣｏ/Ｐｔの異方性磁界Ｈｋは８ ｋＯｅである。スピン注入層１１３には垂直異方性を持った材料を用いることによりＦＧＬ１１１の発振を安定させることが出来、例えばＣｏ/Ｐｔの他にＣｏ/Ｎｉ、Ｃｏ/Ｐｄ、ＣｏＣｒＴａ/Ｐｄ などの人工磁性材料を用いることが好ましい。また、発振の安定性は若干失われるがＦＧＬ１１１と同様の材料を用いることも出来る。本構成例の回転ガイド層１１４は垂直異方性エネルギーを持ったＣｏ/Ｎｉであり、膜厚は１０ ｎｍである。また、本構成例におけるＣｏ/ＮｉのＨｋは５ ｋＯｅである。回転ガイド層１１４の構成もスピン注入固定層１１３と同様の材料を用いることが好ましい。以上のような発振器１１０の構成とすることにより、高周波の高周波磁界を印加することができる。
【００２３】
本構成例の主磁極１２０とシールド１３０の構成としては、飽和磁化が大きく、結晶磁気異方性がほとんどないＣｏＦｅ合金のような材料を用いることが好ましい。
【００２４】
以下に、本発明構造の最大の特徴である，ＦＧＬの膜面内における端部の飽和磁化を中央部分に比べて低下させた膜を用いた構成、および得られる効果について詳細に説明する。
【００２５】
図３に本発明構造であるＦＧＬ１１１の膜面内の構成図を示す。ＦＧＬ１１１の膜中央部であるＦＧＬ１１１＿ａ を ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ と表記し、素子高さ方向の浮上面側以外の端部領域であるＦＧＬ１１１＿ｂ を ＦＧＬ＿ｅｄｇｅ と表記する。また、ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ の飽和磁化を Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ、領域の面積を Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ とし、ＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の飽和磁化を Ｍｓ＿ｅｄｇｅ 、領域の面積を Ｓ＿ｅｄｇｅ とする。本発明では、Ｍｓ＿ｅｄｇｅをＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒ よりも小さいＦＧＬ１１１の構成とする。この膜面内で飽和磁化を不均一に分布させることが発明の最大の特徴である。これにより、発振器１１０のＦＧＬ１１１の磁化が多磁区化する最大の要因であるＦＧＬ１１１の端部ＦＧＬ＿ｅｄｇｅと中央部ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒの反磁界の差分を低減することが可能となり、単磁区発振が容易となる。結果として、本発明構造では高い高周波磁界強度の実現が容易になるのである。
【００２６】
図３のように、内部の飽和磁化の大きさ(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ)に比べてその周辺部の飽和磁化の大きさ(Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)を小さくすることにより、ＦＧＬの周辺部に発生する面磁化の大きさ、即ち反磁界の大きさが、ＦＧＬ１１１を一様な大きさ(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ)の飽和磁化で構成した場合よりも、小さくなる。これは、図３に示すＦＧＬ１１１の周辺部の飽和磁化の大きさが、ＦＧＬ１１１を一様な大きさ(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ)の飽和磁化で構成した場合のＦＧＬ１１１の内部と外部との飽和磁化の大きさ（外部の飽和磁化はほとんど０）の差よりも小さくなる。即ち、本発明は、ＦＧＬ１１１を飽和磁化の大きさが異なる領域に分けて外部との飽和磁化の大きさの差を段階的に変化させることにより、その領域の境界に発生する面磁化の大きさを抑止して反磁界を少なくする構造を設けたことに特徴がある。
【００２７】
本構成例におけるＦＧＬ１１１のＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ の材料はＦｅ７０Ｃｏ３０であるとし、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ を２.４ Ｔとした。高い高周波磁界強度を実現するためには、ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒの材料としては高い飽和磁化を持つものが好ましい。また、飽和磁化が大きい方がＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の反磁界の差分も増加するので本発明の効果も顕著になるが、どのような材料であっても効果は得られる。例えば、ＦＧＬ１１１の材料としてはＦｅＣｏ合金の他に、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅＧｅ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＦｅＡｌ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＦｅＳｉなどのホイスラー合金、ＴｂＦｅＣｏなどのＲｅ-Ｔｍ系アルモファス系合金、ＣｏＣｒ系合金などでもよい。また、ＣｏＩｒなど負の垂直異方性エネルギーを持つ材料でもよい。また、ＦＧＬ１１１の膜厚を１７ｎｍ、ＦＧＬ１１１のトラック幅方向の幅 Ｔｗを４０ｎｍ、素子高さ方向の高さ ＳＨを４０ｎｍとした。ＦＧＬ１１１の膜厚も飽和磁化と同様に大きい方が、得られる最大の高周波磁界強度は向上するが、ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の反磁界の差分が増大する。本発明構造では、ＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の反磁界の差分の低減が可能なので高い高周波磁界強度の実現の観点からＦＧＬ１１１の膜厚は厚い方が好ましい。ただし、ＦＧＬ１１１の膜厚が１００ｎｍ程度以下にすることが適当である。なぜなら、ＦＧＬ１１１の膜厚が１００ｎｍ程度以上にまで厚くなると、主磁極１２０からＦＧＬ１１１のトレーリング側に印加される磁界強度が低下し、発振周波数が大幅に低下しマイクロ波アシスト効果の著しい低下をもたらすためである。ＦＧＬに印加される磁界は記録ヘッド部１００のコイル１６０に流れる書き込み電流によって発生する磁界であり、発振周波数は、その磁界の中でスピンが才差運動する時のラーモアの角速度によって決まる。
【００２８】
さらに、本発明の効果を安定して得るための詳細条件を説明する。具体的には、ＦＧＬ１１１において、Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ、Ｓ＿ｅｄｇｅ、とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ が、
０.０５ ＜ (Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ x (Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ) ＜ １ （式１）
の関係を持つように設定する。以後、簡単のために(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ x (Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ)を面積磁化比と表記する。
【００２９】
図４に本発明構成により得られる高周波磁界強度Ｈａｃと面積磁化比の関係を示す。高周波磁界強度は実際に磁気記録媒体３００に印加される大きさを想定し、ＦＧＬ１１１の浮上面から素子高さ方向の媒体側に１０ｎｍの位置における大きさであると定義した。面積磁化比がゼロに近い時には、膜端部の磁化 Ｍｓ＿ｅｄｇｅ が膜中央部と等しい、もしくは、膜全体に占める膜端部の磁化が低下した領域の面積 Ｓ＿ｅｄｇｅの割合がゼロか非常に小さいことを意味している。つまり、従来構造である膜面内の飽和磁化が一様な構成である。反対に、面積磁化比が非常に大きいときには、膜全体に占める膜端部の磁化が低下した領域の面積 Ｓ＿ｅｄｇｅの割合が大きいことを意味しており、実質的にＦＧＬ１１１のＭｓを均一に低下させることとほぼ同じである。面積磁化比がゼロに近いもしくは、１以上のときには高周波磁界強度は約１.３ ｋＯｅであるが、面積磁化比を適切に制御することにより１.７ ｋＯｅ程度にまで向上させることが可能である。
【００３０】
したがって、図４の高周波磁界強度の面積磁化比依存性から分かるように、面積磁化比には高周波磁界強度の向上効果が得られる適切な範囲が存在する。ここでの面積磁化比の適切な範囲とは、面積磁化比の制御による高周波磁界強度の向上効果が１５％以上ある範囲（図４の斜線で示した領域であり、高周波磁界強度が１.５ ｋＯｅ以上の領域である）である。これが、式（１）に示した範囲となるのである。式（１）に示す本発明の面積磁化比の最適範囲は、Ｍｓ＿ｅｄｇｅとＳ＿ｅｄｇｅ のいずれか、もしくはその両方が変化した場合であっても変化しない。
【００３１】
図４の面積磁化比は、Ｍ＿ｅｄｇｅを１.２ Ｔに固定しＳ＿ｅｄｇｅ／Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを変化させることにより変化した場合、および、Ｓ＿ｅｄｇｅ／Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ を１または３/７ に固定しＭｓ＿ｅｄｇｅを２.４Ｔから０.０ Ｔまで変化さることにより変化した場合を示しており、これからＭｓ＿ｅｄｇｅとＳ＿ｅｄｇｅ のいずれを変化させた場合であっても、面積磁化比の最適範囲が変化しないことが確認できる。
【００３２】
以後、この面積磁化比には高周波磁界強度が最大となる最適範囲が存在する理由、および、最適範囲が変化しない理由を説明する。図５は、Ｍ＿ｅｄｇｅを１.２ Ｔに固定しＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを変化させた場合のＦＧＬ１１１の単磁区化率（Single Domain Ratio:ＳＤＲ）および、完全に単磁区化したときに得られる磁界強度である最大高周波磁界強度のＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ依存性を示す。図４に示した高周波磁界強度は、ＦＧＬ全体の飽和磁化の大きさとＳＤＲとの積と等しくなる関係を持つ。Ｓ＿ｅｄｇｅ とＳ＿ｃｅｎｔｅｒ は、それぞれの和が常に一定となるように変化させた。これは、ＦＧＬ１１１のトラック幅と素子高さが共に４０ｎｍであり、面積も常に４０x４０ ｎｍ2 であるためである。ここで、単磁区化率ＳＤＲは単磁区化の度合いを測る指標であり、磁化が完全に同一方向にそろっている単磁区状態であれば１、反対に完全に磁化がランダムな方向を向いている場合にはゼロである。
【００３３】
ＳＤＲは以下の式で定義する。
ＳＤＲ = {(ΣＭｘ/ｎＭｓ)2+(ΣＭｙ/ｎＭｓ)2+(ΣＭｚ/ｎＭｓ)2}１/２
ここで、Ｍｘ, Ｍｙ, Ｍｚはそれぞれ磁化のトラック幅方向、素子高さ方向、および膜厚方向の磁化の大きさであり、ｎはＦＧＬ１１１内の磁化の個数である。また、最大高周波磁界強度は上述したＦＧＬ１１１のＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒ、Ｍｓ＿ｅｄｇｅ， Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ， Ｓ＿ｅｄｇｅ，膜厚(１７ ｎｍ)、および浮上面から高周波磁界強度の観測点までの距離(１０ ｎｍ) から、電磁気学的に計算することができる。図５からわかるように、Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒが大きくなるほどＳＤＲは急激に増加しやがて１に向かって飽和する。
【００３４】
図６にＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒが０.５５である従来構造とＳ＿ｅｄｇｅ／Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒが１である本発明構造ＡのＦＧＬ１１１の膜面内の磁化状態を示す。ＳＤＲが０.５５である従来構造では磁化の方向が特に膜の端部において一方向にそろっていないが、ＳＤＲが０.９５である構造Ａでは磁化の方向は全てほぼ同一方向にそろっていることが確認できる。これは、Ｍｓが小さいＦＧＬ＿ｅｄｇｅの面積を大きくしたことにより、膜端部と中央部の反磁界の差分を低減できた効果である。一方で、最大高周波磁界強度は、ＦＧＬの全体の平均飽和磁化が低下するために、緩やかに低下する。以上より、ＳＤＲと最大高周波磁界強度のＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ依存性はお互いにトレードオフの関係にある。しかし、実際に得られる高周波磁界強度はＦＧＬ全体の飽和磁化の大きさとＳＤＲとの積でとなるので、高周波磁界強度の大きい向上効果が得られるＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒや面積磁化比の範囲が存在することになるのである。
【００３５】
図７にＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ を１ 、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒを２.４ Ｔに固定し、Ｍｓ＿ｅｄｇｅを２.４Ｔから０.０Ｔまで変化させたときのＳＤＲと最大高周波磁界強度の(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｅｄｇｅ依存性を示す。 (Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ が大きいほどＦＧＬ＿ｅｄｇｅとＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ の反磁界の差分が低減するためＳＤＲが大きくなる。一方で、(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒが大きいほどＦＧＬ全体の平均のＭｓは低下するので、最大高周波磁界強度は低下する。（Ｍｓの平均値<Ｍｓ>=(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ＋Ｍｓ＿ｅｄｇｅ Ｓ＿ｅｄｇｅ)/(Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ＋Ｓ＿ｅｄｇｅ)＝Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−(Ｓ＿ｅｄｇｅ Ｍｓ＿ｅｄｇｅ/(Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ＋Ｓ＿ｅｄｇｅ))Ｘ、ここでＸ＝(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ− Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅであり、Ｘが大きくなると<Ｍｓ>は小さくなる。）ＳＤＲと最大高周波磁界強度の(Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ＿ｅｄｇｅ)/Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ依存性は、図５に示した(Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ)依存性とよく似ている。
【００３６】
図８に、Ｍ＿ｅｄｇｅを１.２ Tに固定しＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを変化させた場合および、Ｓ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒを１.０ または３/７に固定しＭｓ＿ｅｄｇｅを２.４Ｔから０.０ Ｔまで変化させたときのＳＤＲの面積磁化比の依存性を示す。この結果から分るように、ＳＤＲはＳ＿ｅｄｇｅ/Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒやＭｓ＿ｅｄｇｅ のいずれを変化させたときも関係なく面積磁化比だけから決まることが分かる。したがって、高周波磁界強度およびＳＤＲは面積磁化比だけから最適範囲が決まるのである。
【００３７】
式（１）で規定される本発明の面積磁化比の範囲はＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒ やＳ＿ｃｅｎｔｅｒが異なる場合についても変化しない。Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ が異なる場合は反磁界の絶対値自体は変化するが、単磁区化に問題となるのはＦＧＬ１１１における端部の反磁界と中央部の反磁界の差分が中央分の反磁界に対して大きいことである。式（１）では、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｒとＭｓ＿ｅｄｇｅの差分をＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒ で規格化しているためＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒ の値に依らず有効な面積磁化比の範囲が変わらないのである。
【００３８】
同様に、Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒ が異なる場合についても、式（１）ではＳ＿ｅｄｇｅとＳ＿ｃｅｎｔｅｒ の比で面積磁化比を規定しているため、有効な面積磁化比は変化しないのである。しかし、ＦＧＬ１１１の面積が２００ × ２００ ｎｍ2程度以上に大きい場合は、磁化同士の方向をそろえる交換結合エネルギーに比べ，磁化を反平行に向かせる静磁気エネルギーの大きさが大きくなってしまうために，本発明の構造を用いても単磁区発振は困難である。ただし、マイクロ波アシスト記録方式が利用されるＨＤＤでは、記録密度の観点から、ＦＧＬ面積が２００×２００ ｎｍ2以上の素子が用いられることはない。
【００３９】
以下に本発明構造の最適な面積磁化比が得られる構成の構成例を図９、１０、１１、１２を用いて説明する。図１７の表には従来及び本発明の構成における各値を比較した結果を示す。図９に示しているのはＭｓが均一な従来構成例であり、ＳＤＲは０.５５、高周波磁界強度は１.３ ｋＯｅである。図１０に示す本構成例は、Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒが２.４ Ｔ、Ｍｓ＿ｅｄｇｅが１.２ Ｔである。Ｍｓの低下が起こらないＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ は概ね長方形の形状である。Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒとＳ＿ｅｄｇｅ はともに８００ ｎｍ2である。このような構成とすることにより、ＳＤＲが０.９５となり高周波磁界強度が１.７ ｋＯｅにまで向上する。本構成のＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ は長方形の形状であるが、図１１に示すようにＦＧＬ＿ｃｅｎｔｅｒ とＦＧＬ＿ｅｄｇｅ の境界が凸凹の形状であっても、Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒとＳ＿ｅｄｇｅとの面積比が変化しない範囲であれば、本発明の効果およびその範囲に影響を与えない。
【００４０】
図１２に本発明の別の構成例を示す。本構成例はＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒが２.４ Ｔ、Ｍｓ＿ｅｄｇｅが１.０ Ｔである。Ｓ＿ｃｅｎｔｅｒとＳ＿ｅｄｇｅ はそれぞれ１１２０ ｎｍ2でと４８０ ｎｍ2である。このような構成とすることにより、ＳＤＲが０.８５，高周波磁界強度が１.６ ｋＯｅとなり、従来構造からの向上が可能である。
【００４１】
上述のＦＧＬ１１１の中央部と端部とでの飽和磁化の違いは，例えば同一の磁性材料でＦＧＬ１１１を形成した後に，ＦＧＬ１１１端部に酸化，窒化，その他の化学反応処理を行うことで，または窒素，Ｃｒ等のイオンを注入することで，ＦＧＬ１１１端部の飽和磁化を低減させることにより形成することができる。また，あらかじめ飽和磁化の異なる材料にて形成することも可能である。
〔実施例２〕
図１3に本発明における第２の実施例を示す。本実施例では実施例１に対し，ＦＧＬ１１１の浮上面対抗面方向の素子高さ方向長さＳＨがトラック幅方向長さＴｗよりも長い，長方形形状となっている。このような形状で飽和磁化が均一な場合，トラック幅方向のＦＧＬ端部は，素子高さ方向の端部に比べて端部間の距離が短いため，反磁界の大きさがより大きくなる。このため，このトラック幅方向のＦＧＬ端部の磁化は他の部分の磁化と同様に回転することが出来ず，つまりは単磁区発振を阻害する主要因となるのである。よって，本形状ではＦＧＬ１１１のトラック幅方向端部の反磁界の大きさをより低減することが必要となる。
【００４２】
そこで本実施例のように，例えばＦＧＬ１１１端部の磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅの飽和磁化Ｍｓがその領域内で同一の場合，トラック幅方向の磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅ＿Ｔｗを素子高さ方向の磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅ＿ＳＨよりも大きくすることにより，トラック幅方向のＦＧＬ１１１端部の反磁界の大きさをより低減させることが可能になる。これによりＦＧＬ１１１のトラック幅方向端部の反磁界の大きさと中央部や素子高さ方向端部の反磁界の大きさの差が小さくなり，ＦＧＬ１１１の磁化が同期して回転する状態，すなわち単磁区状態で発振しやすくなるのである。
【００４３】
また，例えばトラック幅方向，及び素子高さ方向の磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅの大きさが同等の場合には，トラック幅方向のＦＧＬ１１１端部の飽和磁化Ｍｓを，素子高さ方向の端部よりも小さくすることによっても同様の効果が得られる。ここで，磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅ，及び飽和磁化Ｍｓはそれぞれ独立に制御する必要はなく，両者を同時に変化させても同様の効果が得られる。この場合，ＦＧＬ１１１端部の磁化量低下部１１１＿ｂの飽和磁化Ｍｓと領域Ｓ＿ｅｄｇｅとの比（Ｍｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅ）に関し，トラック幅方向端部と素子高さ方向端部のそれぞれのＭｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅの比を，素子高さ方向長さＳＨとトラック幅方向長さＴｗの比と同等にすることにより，トラック幅方向端部，及び素子高さ方向端部の反磁界の大きさも同等となるため，最も単磁区発振を得やすくなる，つまりは大きな発生磁界強度を得ることが可能となる。
〔実施例３〕
図１4に本発明における第３の実施例を示す。本実施例のＦＧＬ１１１形状も長方形形状であるが，実施例２と異なりトラック幅方向長さＴｗが素子高さ方向長さＳＨよりも長い形状となっている。よってこの場合はＦＧＬ１１１の素子高さ方向端部の反磁界の大きさがトラック幅方向端部よりも大きくなり，単磁区発振を阻害する主要因となる。この形状では，実施例２で示したように素子高さ方向のＦＧＬ１１１端部の磁化量低下部１１１＿ｂの磁化量低下領域Ｓ＿ｅｄｇｅをより大きく，または飽和磁化Ｍｓをより小さく，更には両者を同時に制御することにより，素子高さ方向のＦＧＬ端部の反磁界の大きさをより低減させることが可能になる。その結果，ＦＧＬの素子高さ方向端部の反磁界の大きさと中央部やトラック幅方向端部の反磁界の大きさとの差が小さくなり，実施例２と同様単磁区発振しやすくなる。
【００４４】
また、この場合も実施例２同様，ＦＧＬ１１１端部の磁化量低下部１１１＿ｂの飽和磁化Ｍｓと領域Ｓ＿ｅｄｇｅとの比（Ｍｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅ）に関し，トラック幅方向端部と素子高さ方向端部のそれぞれのＭｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅの比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））を，素子高さ方向の長さＳＨとトラック幅方向の長さＴｗの比（ＳＨ／Ｔｗ）と同等にすることにより，トラック幅方向端部，及び素子高さ方向端部の反磁界の大きさも同等となるため，最も単磁区発振を得やすく，且つ十分な発生磁界強度を得ることが可能となる。
〔実施例４〕
図１5に本発明における第４の実施例を示す。本実施例は実施例１のＦＧＬ１１１構造においてＦＧＬ端部の磁化量低下部の飽和磁化Ｍｓが，ＦＧＬ中央部１１１＿ａの飽和磁化に対し２段以上に段階的に低下している構造１１１＿ｃである。この場合，ＦＧＬ端部の反磁界の大きさは段階的に低下している磁化量低下部１１１＿ｃの平均的な飽和磁化Ｍｓに応じて低減するため，実施例１と同様にＦＧＬ１１１端部の反磁界の大きさの低減効果から単磁区発振を得ることが可能になる。
【００４５】
また，実施例２，３のように素子高さ方向長さＳＨとトラック幅方向長さＴｗが異なるＦＧＬ１１１形状においてもＦＧＬ１１１端部の磁化量低下部１１１＿ｃの平均的な飽和磁化Ｍｓと領域Ｓ＿ｅｄｇｅとの比（Ｍｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅ）に関し，トラック幅方向端部と素子高さ方向端部のそれぞれのＭｓ／Ｓ＿ｅｄｇｅの比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））を，素子高さ方向長さＳＨとトラック幅方向長さＴｗの比（ＳＨ／Ｔｗ）と同等にすることにより，同様の効果を得ることが出来る。
【００４６】
本実施例で示したＦＧＬ端部の飽和磁化が段階的に変化している構造は，実施例１で示した形成方法を応用することにより実現することができる。
〔実施例５〕
図１6に本発明における第５の実施例を示す。本実施例はこれまでの実施例の磁化量低下部１１１＿ｂまたは１１１＿ｃに加え，ＦＧＬの浮上面対抗面の端部にも磁化量低下部１１１＿ｂ（飽和磁化が一定）または１１１＿ｃ（飽和磁化が段階的に低下）が存在する構造である。この場合，ＦＧＬ１１１の全ての端部に磁化量低下部１１１＿ｂまたは１１１＿ｃがあるため，全ての端部の反磁界の大きさを低減することが可能となる。このため，ＦＧＬ１１１の単磁区発振が得やすい構造である。
【００４７】
この構造では浮上面対抗面端部の飽和磁化Ｍｓが低下してしまうため，またＦＧＬ中央の高飽和磁化部分１１１＿ａが浮上面対抗面から離れてしまうため，ＦＧＬ１１１からの発生磁界強度が低下してしまうが，浮上面対抗面端部の磁化量低下部の面積（端部からの距離）を他端部の磁化量低下部よりも低減させる、あるいは、飽和磁化を他端部の磁化量低下部よりも小さくする設計を行うことにより，単磁区発振の実現で大きな発生磁界強度を得ることが可能となる。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４９】
１００ 記録ヘッド部
１１０ 発振器
１１１ ＦＧＬ
１１１＿ａ ＦＧＬ膜中央部
１１１＿ｂ，ｃＦＧＬ膜端部
１１２ 中間層
１１３ スピン注入固定層
１１４ 回転ガイド層
１２０ 主磁極
１３０ トレーリングシールド
１６０ コイル
２００ 再生ヘッド部
２１０ 再生センサ
２２０ 下部磁気シールド
２３０ 上部磁気シールド
３００ 記録媒体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波アシスト記録に用いるスピントルクオシレータは，
固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有し、
前記交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方が小さいことを特徴とするスピントルクオシレータ。
【請求項２】
前記交流磁界発生層において、
膜端部の飽和磁化が小さい領域における飽和磁化と面積をそれぞれＭｓ＿ｅｄｇｅとＳ＿ｅｄｇｅとし、膜中央部の飽和磁化が大きい領域における飽和磁化と面積をそれぞれＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒとＳ＿ｃｅｎｔｅｒとするとき、
（（Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ_ｅｄｇｅ）／Ｍｓ_ｃｅｎｔｅｒ）×（Ｓ_ｅｄｇｅ／Ｓ_ｃｅｎｔｅ）が０.０５以上1以下であることを特徴とする請求項１に記載のスピントルクオシレータ。
【請求項３】
前記交流磁界発生層において、
前記スピントルクオシレータの浮上面対抗面方向の素子高さがトラック幅方向の幅よりも長く、
前記交流磁界発生層のクロストラック方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）と、素子高さ方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ）との比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））が、
前記交流磁界発生層の素子高さ対トラック幅方向の長さの比（ＳＨ／Ｔｗ）と概ね等しいことを特徴とする請求項１又は2に記載のスピントルクオシレータ。
【請求項４】
前記交流磁界発生層において、
前記スピントルクオシレータの浮上面対抗面方向の素子高さがトラック幅方向の幅よりも短く、
前記交流磁界発生層のクロストラック方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）と、素子高さ方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ）との比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））が、
前記交流磁界発生層の素子高さ対トラック幅方向の長さの比（ＳＨ／Ｔｗ）と概ね等しいことを特徴とする請求項１又は2に記載のスピントルクオシレータ。
【請求項５】
前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化が，前記交流磁界発生層の膜中央部から端部に近づくにつれて段階的に小さくなっていることを
特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスピントルクオシレータ。
【請求項６】
前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の膜中央部と膜端部の飽和磁化低下部は少なくとも２種類以上の異なる磁性材料から構成さることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスピントルクオシレータ。
【請求項７】
前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の膜端部の飽和磁化低下部は酸化や窒化等の化学反応またはイオン注入等により形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスピントルクオシレータ。
【請求項８】
前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部の飽和磁化も膜中央の飽和磁化よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のスピントルクオシレータ。
【請求項９】
磁気記録媒体に対して、マイクロ波アシスト記録によるデータの記録を行ない、かつ、データの再生を行う磁気記録再生ヘッドは、
高周波磁界を発生するための発振器、記録ヘッド磁界を発生するための主磁極、及び前記主磁極に磁場を励磁するためのコイルを含む記録ヘッド部と、再生ヘッド部とを有し、
前記発振器は、
固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有し、
前記交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方が小さいことを特徴とする磁気記録再生ヘッド。
【請求項１０】
前記発振器における前記交流磁界発生層において、
膜端部の飽和磁化が小さい領域における飽和磁化と面積をそれぞれＭｓ＿ｅｄｇｅとＳ＿ｅｄｇｅとし、膜中央部の飽和磁化が大きい領域における飽和磁化と面積をそれぞれＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒとＳ＿ｃｅｎｔｅｒとするとき、
（（Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ_ｅｄｇｅ）／Ｍｓ_ｃｅｎｔｅｒ）×（Ｓ_ｅｄｇｅ／Ｓ_ｃｅｎｔｅ）が０.０５以上1以下であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１１】
前記発振器における前記交流磁界発生層において、
前記発振器の浮上面対抗面方向の素子高さがトラック幅方向の幅よりも長く、
前記交流磁界発生層のクロストラック方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）と、素子高さ方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ）との比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））が、
前記交流磁界発生層の素子高さ対トラック幅方向の長さの比（ＳＨ／Ｔｗ）と概ね等しいことを特徴とする請求項９又は１０に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１２】
前記発振器における前記交流磁界発生層において、
前記発振器の浮上面対抗面方向の素子高さがトラック幅方向の幅よりも短く、
前記交流磁界発生層のクロストラック方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）と、素子高さ方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ）との比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））が、
前記交流磁界発生層の素子高さ対トラック幅方向の長さの比（ＳＨ／Ｔｗ）と概ね等しいことを特徴とする請求項９又は１０に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１３】
前記発振器において、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化が，前記交流磁界発生層の膜中央部から端部に近づくにつれて段階的に小さくなっていることを
特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１４】
前記発振器において、
前記交流磁界発生層の膜中央部と膜端部の飽和磁化低下部は少なくとも２種類以上の異なる磁性材料から構成さることを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１５】
前記発振器において、
前記交流磁界発生層の膜端部の飽和磁化低下部は酸化や窒化等の化学反応またはイオン注入等により形成されることを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１６】
前記発振器において、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部の飽和磁化も膜中央の飽和磁化よりも小さいことを特徴とする請求項９から１５のいずれかに記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１７】
磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対して、マイクロ波アシスト記録によるデータの記録を行ない、かつ、データの再生を行う磁気記録再生ヘッドとを含むディスク装置であって、
前記磁気記録再生ヘッドは、
高周波磁界を発生するための発振器、記録ヘッド磁界を発生するための主磁極、及び前記主磁極に磁場を励磁するためのコイルを含む記録ヘッド部と、再生ヘッド部とを有し、
前記発振器は、
固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有し、
前記交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方が小さいことを特徴とするディスク装置。
【請求項１】
マイクロ波アシスト記録に用いるスピントルクオシレータは，
固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有し、
前記交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方が小さいことを特徴とするスピントルクオシレータ。
【請求項２】
前記交流磁界発生層において、
膜端部の飽和磁化が小さい領域における飽和磁化と面積をそれぞれＭｓ＿ｅｄｇｅとＳ＿ｅｄｇｅとし、膜中央部の飽和磁化が大きい領域における飽和磁化と面積をそれぞれＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒとＳ＿ｃｅｎｔｅｒとするとき、
（（Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ_ｅｄｇｅ）／Ｍｓ_ｃｅｎｔｅｒ）×（Ｓ_ｅｄｇｅ／Ｓ_ｃｅｎｔｅ）が０.０５以上1以下であることを特徴とする請求項１に記載のスピントルクオシレータ。
【請求項３】
前記交流磁界発生層において、
前記スピントルクオシレータの浮上面対抗面方向の素子高さがトラック幅方向の幅よりも長く、
前記交流磁界発生層のクロストラック方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）と、素子高さ方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ）との比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））が、
前記交流磁界発生層の素子高さ対トラック幅方向の長さの比（ＳＨ／Ｔｗ）と概ね等しいことを特徴とする請求項１又は2に記載のスピントルクオシレータ。
【請求項４】
前記交流磁界発生層において、
前記スピントルクオシレータの浮上面対抗面方向の素子高さがトラック幅方向の幅よりも短く、
前記交流磁界発生層のクロストラック方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）と、素子高さ方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ）との比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））が、
前記交流磁界発生層の素子高さ対トラック幅方向の長さの比（ＳＨ／Ｔｗ）と概ね等しいことを特徴とする請求項１又は2に記載のスピントルクオシレータ。
【請求項５】
前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化が，前記交流磁界発生層の膜中央部から端部に近づくにつれて段階的に小さくなっていることを
特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスピントルクオシレータ。
【請求項６】
前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の膜中央部と膜端部の飽和磁化低下部は少なくとも２種類以上の異なる磁性材料から構成さることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスピントルクオシレータ。
【請求項７】
前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の膜端部の飽和磁化低下部は酸化や窒化等の化学反応またはイオン注入等により形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のスピントルクオシレータ。
【請求項８】
前記スピントルクオシレータにおいて、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部の飽和磁化も膜中央の飽和磁化よりも小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のスピントルクオシレータ。
【請求項９】
磁気記録媒体に対して、マイクロ波アシスト記録によるデータの記録を行ない、かつ、データの再生を行う磁気記録再生ヘッドは、
高周波磁界を発生するための発振器、記録ヘッド磁界を発生するための主磁極、及び前記主磁極に磁場を励磁するためのコイルを含む記録ヘッド部と、再生ヘッド部とを有し、
前記発振器は、
固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有し、
前記交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方が小さいことを特徴とする磁気記録再生ヘッド。
【請求項１０】
前記発振器における前記交流磁界発生層において、
膜端部の飽和磁化が小さい領域における飽和磁化と面積をそれぞれＭｓ＿ｅｄｇｅとＳ＿ｅｄｇｅとし、膜中央部の飽和磁化が大きい領域における飽和磁化と面積をそれぞれＭｓ＿ｃｅｎｔｅｒとＳ＿ｃｅｎｔｅｒとするとき、
（（Ｍｓ＿ｃｅｎｔｅｒ−Ｍｓ_ｅｄｇｅ）／Ｍｓ_ｃｅｎｔｅｒ）×（Ｓ_ｅｄｇｅ／Ｓ_ｃｅｎｔｅ）が０.０５以上1以下であることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１１】
前記発振器における前記交流磁界発生層において、
前記発振器の浮上面対抗面方向の素子高さがトラック幅方向の幅よりも長く、
前記交流磁界発生層のクロストラック方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）と、素子高さ方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ）との比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））が、
前記交流磁界発生層の素子高さ対トラック幅方向の長さの比（ＳＨ／Ｔｗ）と概ね等しいことを特徴とする請求項９又は１０に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１２】
前記発振器における前記交流磁界発生層において、
前記発振器の浮上面対抗面方向の素子高さがトラック幅方向の幅よりも短く、
前記交流磁界発生層のクロストラック方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）と、素子高さ方向の端部の飽和磁化低下部における飽和磁化と面積の比率（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ）との比（（Ｍｓ＿Ｔｗ／Ｓ＿Ｔｗ）／（Ｍｓ＿ＳＨ／Ｓ＿ＳＨ））が、
前記交流磁界発生層の素子高さ対トラック幅方向の長さの比（ＳＨ／Ｔｗ）と概ね等しいことを特徴とする請求項９又は１０に記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１３】
前記発振器において、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化が，前記交流磁界発生層の膜中央部から端部に近づくにつれて段階的に小さくなっていることを
特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１４】
前記発振器において、
前記交流磁界発生層の膜中央部と膜端部の飽和磁化低下部は少なくとも２種類以上の異なる磁性材料から構成さることを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１５】
前記発振器において、
前記交流磁界発生層の膜端部の飽和磁化低下部は酸化や窒化等の化学反応またはイオン注入等により形成されることを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１６】
前記発振器において、
前記交流磁界発生層の浮上面対抗面方向の端部の飽和磁化も膜中央の飽和磁化よりも小さいことを特徴とする請求項９から１５のいずれかに記載の磁気記録再生ヘッド。
【請求項１７】
磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対して、マイクロ波アシスト記録によるデータの記録を行ない、かつ、データの再生を行う磁気記録再生ヘッドとを含むディスク装置であって、
前記磁気記録再生ヘッドは、
高周波磁界を発生するための発振器、記録ヘッド磁界を発生するための主磁極、及び前記主磁極に磁場を励磁するためのコイルを含む記録ヘッド部と、再生ヘッド部とを有し、
前記発振器は、
固定層、非磁性中間層、交流磁界発生層をそれぞれ少なくとも一つ以上有し、
前記交流磁界発生層の膜中央部における飽和磁化よりも浮上面対抗面方向の端部以外の膜の端部における飽和磁化の方が小さいことを特徴とするディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１０８９７１（Ｐ２０１２−１０８９７１Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５７００（Ｐ２０１０−２５５７００）
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]