磁気媒体および磁気記録再生方法
【課題】安定した情報の記録および再生を行なうことができる。
【解決手段】本実施形態に係る磁気媒体は、第１磁性層、第２磁性層、および非磁性層を含む。第１磁性層は、第１磁性体により形成され、磁化の方向に応じて前記情報が記録される。第２磁性層は、前記第１磁性体と磁気異方性が異なる第２磁性体により形成される。非磁性層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に積層され、非磁性体で形成される。前記第１磁性層の磁化と前記第２磁性層の磁化とは、前記非磁性層を介した磁気の交換作用により、互いの磁化が反対方向を向いて結合することを示す反平行結合する。
【解決手段】本実施形態に係る磁気媒体は、第１磁性層、第２磁性層、および非磁性層を含む。第１磁性層は、第１磁性体により形成され、磁化の方向に応じて前記情報が記録される。第２磁性層は、前記第１磁性体と磁気異方性が異なる第２磁性体により形成される。非磁性層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に積層され、非磁性体で形成される。前記第１磁性層の磁化と前記第２磁性層の磁化とは、前記非磁性層を介した磁気の交換作用により、互いの磁化が反対方向を向いて結合することを示す反平行結合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴再生ヘッドおよび高周波アシスト型記録ヘッドに対応する単層または多層の磁気媒体および磁気記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートコミュニティを実現するＩＣＴ（Information and Communication Technology）基盤の柱の一つとして、低いエネルギー消費および省スペースといった、環境親和性を有する大記録容量のストレージ技術が求められている。これに呼応し、主なストレージ技術である磁気記録の記録密度は、近年の基礎研究、および微細加工などの作製技術の進歩に伴って、目覚ましい速度で向上している。
【０００３】
磁気記録における記録密度向上の一例として、三次元磁気記録が提案されている。今までの磁気媒体は、情報を記録する記録層は１層しかないのに対し、三次元記録媒体は、記録層を複数有するので、記録層の数に応じて単位面積の記録密度を単層記録よりも増やすことができる。また、情報の読み出しおよび情報の書き込み時には、磁気共鳴を利用して記録層を選択する。具体的には、各記録層の磁気共鳴周波数を差別化しておき、情報を記録したいまたは情報を再生したい記録層にのみ磁気共鳴を起こす高周波磁界を印加することで、所望の記録層を選択して情報を抽出したり、所望の記録層に情報を記録することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１７２０５５号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１１／０３０４４９号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Jian-Gang Zhu, Xiaochun Zhu, and Yuhui Tang, “Microwave Assisted Magnetic Recording”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS 44, 125(2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、磁気共鳴を利用した記録および再生を行なう際、周囲のビットからの漏れ磁界によって引き起こされる磁気共鳴周波数の変化が問題となる。特に、三次元磁気記録方式の場合は、周囲に配置されるビットが多いので漏れ磁界の影響が大きくなる。
【０００７】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、安定した情報の記録および再生を行なうことができる磁気媒体および磁気記録再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態に係る情報記録媒体は、磁気媒体は、第１磁性層、第２磁性層、および非磁性層を含む。第１磁性層は、第１磁性体により形成され、磁化の方向に応じて前記情報が記録される。第２磁性層は、前記第１磁性体と磁気異方性が異なる第２磁性体により形成される。非磁性層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に積層され、非磁性体で形成される。前記第１磁性層の磁化と前記第２磁性層の磁化とは、前記非磁性層を介した磁気の交換作用により、互いの磁化が反対方向を向いて結合することを示す反平行結合する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る磁気媒体を示す図。
【図２】本実施形態に係る磁気媒体の利用例を示す図。
【図３】本実施形態に係る磁気媒体への情報の書き込み方法を示す図。
【図４】本実施形態に係る磁気媒体に記録された情報の読み出し方法を示す図。
【図５】一般的な記録層を有するビットパターンドメディアの１ドットとその磁気共鳴周波数を測定する磁気トンネルを含む素子との一例を示す図。
【図６】図５に示すビットパターンドメディアの１ドットにおける記録層のノイズスペクトラムの測定結果を示す図。
【図７】本実施形態に係る記録層を有するビットパターンドメディア（ＢＰＭ）の１ドットとその磁気共鳴周波数を測定する磁気トンネルを含む素子との一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
一般に、磁気媒体上の情報は磁化の方向として記録されており、記録密度の向上は、ビットを記録するために使用される磁性体の寸法縮小を意味する。１ビットのサイズを縮小した際に、十分な読み出し信号ノイズ（ＳＮ）比を維持するためには、磁気媒体の磁性結晶粒子を微細化する必要がある。ただし、磁性結晶粒子の微細化に伴い、磁性結晶粒子の熱安定性が問題となる。磁性結晶粒子の熱安定性は、ＫｕＶ／ｋＢＴで表される（但し、Ｋｕ、Ｖ、ｋＢおよびＴは、それぞれ磁性結晶粒子の磁気異方性エネルギー定数、体積、Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ定数および温度を示す）。十分な熱安定性が達成されないと、常温でも熱揺らぎの影響で、磁化の向きが反転し、記録した情報が失われる恐れがある。磁性結晶粒子の微細化を補って熱安定性を維持するためには、磁気異方性を大きく必要があるが、磁気異方性を大きくすると磁性結晶粒子の反転磁界も大きくなるので、情報の書き込みが難しくなる。そこで、情報の書き込みを容易にするため、高周波磁界で媒体の磁気共鳴を起こし、反転磁界を低減させるマイクロ波アシスト（磁気共鳴）磁気記録方式が用いられている。
【００１１】
磁性体の磁気共鳴周波数は、式（１）のＫｉｔｔｅｌ式で表すことができる。
【数１】
【００１２】
但し、γ、ｈａ、ｈｅおよびＭは、それぞれ磁気回転比、磁気異方性磁界、外部磁界および飽和磁化である。周りのビットが反転するたびに漏れ磁界の影響で外部磁界ｈｅが変化してしまうので、磁気共鳴周波数が不安定になりやすい。
【００１３】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る磁気媒体および磁気記録再生方法について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態に係る磁気媒体について図１を参照して説明する。図１（ａ）は、磁気媒体の一例（断面図）を示し、図１（ｂ）は、記録層の一例（断面図）を示す。
【００１４】
本実施形態に係る磁気媒体１００は、複数の記録層１０１と中間層１０２とを含む。なお、図１に示す磁気媒体１００は、記録ビットが分離するビットパターンドメディア（ＢＰＭ）により形成される例を示すが、連続媒体でもよい。また、本実施形態では、複数の記録層を有するいわゆる三次元磁気記録媒体を例に説明するが、単層でもよく、マイクロ波アシスト磁気記録の単層媒体の場合は、記録層１０１の１層だけを含む。
記録層１０１は、磁性体により形成され、磁化の向きを変化させることにより１ビットの情報を記録することができる。
中間層１０２は、２つの記録層１０１の間に積層され、記録層１０１同士を磁気的に隔離する。中間層１０２は、複数の記録層１０１の層間に磁気交換結合をもたらさない材料であればよく、例えば、Ｃｕを用いればよい。なお、図１（ａ）では、記録層１０１と中間層１０２とが交互に積層され、記録層１０１を３層有する磁気媒体１００の一例を示すが、これに限らず、磁気媒体１００は、同様の積層構造であれば記録層１０１をさらに複数積層してもよい。
【００１５】
さらに図１（ｂ）に示すように、記録層１０１は、第１磁性層１０３、第２磁性層１０４および非磁性層１０５を含む。
第１磁性層１０３は、情報の記録安定性を保つため磁気異方性の大きい材料で形成され、例えば、ＣｏＣｒ系合金、ＦｅＰｔ系合金、またはＣｏＰｔ合金といった硬磁性材料により形成される。第１磁性層１０３は、記録された情報を保持する。なお、ＫｕＶ／ｋＢＴの値が６０以上であれば、上述した合金以外の他の材料を用いてもよい。
第２磁性層１０４は、第１磁性層１０３に用いる材料と比較して、磁気異方性の小さい材料で形成され、例えば、ＮｉＦｅ系またはＣｏＦｅ系といった軟磁性材料を用いる。第２磁性層１０４は、第１磁性層１０３の漏れ磁界を打ち消すための層である。
【００１６】
非磁性層１０５は、第１磁性層１０３と第２磁性層１０４との間に積層され、例えば、Ｒｕといった非磁性材料で形成される。非磁性層１０５は、第１磁性層１０３と第２磁性層１０４との間の磁気交換結合をもたらす。
この磁気交換結合により、第１磁性層１０３の磁化と第２磁性層１０４の磁化とが互いに反対方向（反平行）を向いて強く結合する（以下、反平行結合と呼ぶ）。第１磁性層１０３と第２磁性層１０４とが反平行結合することにより、第１磁性層１０３の漏れ磁界を打ち消すことができる。なお、第１磁性層１０３の磁化と第２磁性層１０４との磁化とが反平行に配置される必要があるため、第２磁性層１０４の保磁力は、第１磁性層１０３と第２磁性層との間の反平行結合磁界よりも小さくなるように設計される。反平行結合磁界は、第１磁性層１０３と第２磁性層１０４とが反平行結合する際の磁界の強さを示す。
次に、磁気媒体１００の利用例について図２に示す。
図２に示すように、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）のような円盤形状の多層ディスク２００として、本実施形態に係る磁気媒体１００を用いる。ここで、記録層１０１を２層以上とする場合には、第１磁性層１０３および第２磁性層１０４の両方、または第１磁性層１０３の層の組成を変化させるなどの方法により、磁気異方性、飽和磁化などの磁気共鳴周波数に影響を与える特性を変化させ、各層の共鳴周波数を差別化する。共鳴周波数の差別化は、例えば多層ディスク２００の上面から下面に向かって順次、各記録層１０１で異なるように磁気共鳴周波数を高く設定してもよいし、反対に上面から下面に向かって順次磁気共鳴周波数が低くなるように設定してもよい。
【００１７】
次に、本実施形態に係る磁気媒体１００へ情報を書き込む方法について図３を参照して説明する。
図３（ａ）に示すように、はじめに記録層１０１の磁化の向きに対して垂直方向に高周波磁界３０１を印加する。高周波磁界３０１は、書き込みを行なう記録層の磁気共鳴周波数と同一となるように設定する。ここでは、高周波磁界３０１の周波数を、書き込みを行いたい記録層１０１−２での第１磁性層１０３−２の磁気共鳴周波数（ｆ４）と同一となるように設定する。高周波磁界３０１を印加すると、高周波磁界３０１の影響により磁気共鳴が発生し、第１磁性層１０３−２の磁化は才差運動を始める。
【００１８】
次に、図３（ｂ）に示すように、磁気共鳴が起きる前の磁性層１０３−２の磁化の向きと反対方向に、ビット（１またはゼロ）を記録するための書き込み磁界（Ｈ１）３０２を印加する。第１磁性層１０３−２の磁化は、磁気共鳴によりすでに磁化容易軸から離れている状態となっているので、第１磁性層１０３−２の保磁力以下の書き込み磁界でも磁化が反転する。また、この書き込み磁界（Ｈ１）３０２は、書き込みを行わない記録層１０１−１の第１磁性層１０３−１の保磁力よりも小さいため、第１磁性層１０３の磁化の反転は生じない。なお、図３（ｂ）に示す状態では、第１磁性層１０３−２と第２磁性層１０４−２との磁化の向きは、互いに同一の方向となる。また、磁化の反転処理において、第１磁性層１０３−２と第２磁性層１０４−２と間の反平行結合は、第１磁性層１０３−２の反転を妨げるように働くため、反平行結合磁界は小さいことが望ましい。例えば、反平行結合磁界が数百Ｏｅ以下であれば、書き込み磁界３０２よりも小さくなっているため、磁性層１０３−２の磁化の反転に対する反平行結合の影響を無視できるほど小さくすることができる。
【００１９】
最後に、図３（ｃ）に示すように、第１磁性層１０３−２に印加していた、高周波磁界３０１と書き込み磁界（Ｈ１）３０２とを停止する。磁界を停止したのち、第１磁性層１０３−２と第２磁性層１０４−２との間には反平行結合が働き、非磁性層１０５を介して第１磁性層１０３−２と第２磁性層１０４−２との磁化が反平行配置になろうとする。図３（ｂ）において同一の方向である第１磁性層１０３−２と第２磁性層１０４−２との磁化の向きは、第２磁性層１０４−２の保磁力が反平行結合磁界よりも小さいため、図３（ｃ）に示すように、反平行結合磁界によって磁性層１０４−２の磁化の向きが反転する。
以上で、記録層１０１−２の磁化の反転処理が完了し、各記録層に対して同様の処理を行なうことで情報の書き込みを行なうことができる。このように、記録層１０１内の第１磁性層１０３と第２磁性層１０４との磁化の向きが互いに反平行となることで漏れ磁界が少なくなり、磁気共鳴周波数への影響を少なくすることができる。
【００２０】
次に、記録した情報を磁気媒体１００から読み出す方法について図４を参照して説明する。
情報を読み出したい記録層１０１−２に、記録層１０１−２中の磁性層１０３−２の磁化の向きに対して垂直方向に高周波磁界４０１を、磁性層１０３−２の磁化の向きに対して平行方向に再生磁界（Ｈ２）４０２をそれぞれ印加する。高周波磁界４０１の周波数は、読み出したい記録層１０１−２の磁性層１０３−２の磁化の向きに対して、平行方向の再生磁界（Ｈ２）４０２を印加したときの磁性層１０３−２の磁気共鳴周波数（ｆ４’）と同一にする。なお、ｆ４’は式（２）から求めることができる。
【数２】
【００２１】
但し、再生磁界（Ｈ２）４０２は、あらゆる磁性層の反転を起こさないようにするため、第１磁性層１０３の保磁力および第１磁性層１０３と第２磁性層１０４との反平行結合磁界よりも小さくなるように制御する。
【００２２】
磁性層１０３−２の磁化の向きが再生磁界（Ｈ２）４０２の向きと同じ向きの場合、すなわち磁性層１０３−２の磁化の向きと再生磁界（Ｈ２）４０２の向きとの相対角が略ゼロ度の場合は、図４（ａ）に示すように、高周波磁界４０１の周波数が磁性層１０３−２の磁気共鳴周波数と一致する。そのため、磁性層１０３−２が磁気共鳴を起こし、磁性層１０３−２がエネルギーを吸収する。
【００２３】
一方、磁性層１０３−２の磁化の向きが再生磁界（Ｈ２）４０２の向きと反対向きの場合、すなわち磁性層１０３−２の磁化の向きと再生磁界（Ｈ２）４０２の向きとの相対角が略１８０度の場合は、図４（ｂ）に示すように、高周波磁界４０１の周波数が磁性層１０３−２の磁気共鳴周波数と異なる。そのため、磁性層１０３−２は磁気共鳴を起こさず、エネルギーが吸収されない。このときの磁性層１０３−２の磁気共鳴周波数ｆ４’’は、式（３）で求めることができる。
【数３】
【００２４】
エネルギー吸収の有無は、スピントルク発振素子などにより磁気媒体に高周波磁界を印加したときのスピントルク発振素子での信号の変化を読み取るなど一般的な手法を用いればよいため、ここでの詳細な説明は省略する。このように、磁性層１０３−２の磁化の向きと再生磁界４０２の向きとの相対角に応じた、高周波磁界からのエネルギー吸収の有無から、読み出したい記録層１０１−２の磁性層１０３−２の磁化の向きを検知することができ、記録層１０１に記録された情報を再生することができる。
なお、第１磁性層１０３の磁気共鳴を利用して情報を再生する代わりに、第２磁性層１０４の磁気共鳴を利用して、情報を再生してもよい。各記録層の第２磁性層１０４の磁気共鳴周波数をそれぞれ差別化することにより、読み出したい記録層を選択することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例として２つの記録層を有するビットパターンドメディア（ＢＰＭ）の１ドットの作製例を示し、一般的な記録層を用いた磁気媒体の積層構造と、本実施形態に係る記録層を用いた磁気媒体の積層構造とを比較する。
【００２６】
はじめに、一般的なＢＰＭの１ドットの作製例について図５を参照して説明する。作製法としては、スパッタ法により基板上に成膜した磁性積層膜を、リソグラフィーを用いて１ビットのサイズ（１００ｎｍ×５０ｎｍ）に作製する。
図５に示す積層構造５００は、磁気媒体５０１、絶縁層５０２、磁化固定層５０３、上部電極５０４−１、下部電極５０４−２、および基板５０５を含む。基板５０５の上に、下部電極５０４−２、磁化固定層５０３、絶縁層５０２、磁気媒体５０１および上部電極５０４−１が順に積層される。さらに、磁気媒体５０１は、記録層５０６−１および５０６−２と、中間層５０７とで構成される。また、磁化固定層５０３は、ＩｒＭｎ／ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＢ積層膜であり、ＩｒＭｎ層５０８、ＣｏＦｅ層５０９、Ｒｕ層５１０およびＣｏＦｅＢ層５１１で構成される。
図５の例では、記録層５０６−２の磁気共鳴周波数に対する、記録層５０６−１の漏れ磁界の影響を調べるために、絶縁層５０２と磁化固定層５０３と、上部電極５０４−１および下部電極５０４−２とが積層されている。
【００２７】
絶縁層５０２は、絶縁体で形成され、例えば材料としてＭｇＯを用いて厚さ１ｎｍで形成される。また、上部電極５０４−１は、Ａｕで形成され、下部電極５０４−２はＣｕで形成される。基板５０５は、ガラス基板を用いればよい。
記録層５０６−１および記録層５０６−２は、それぞれ組成が異なるＣｏ合金で形成される。中間層５０７は、Ｃｕで形成される。記録層５０６−１および記録層５０６−２と中間層５０７の厚さはそれぞれ５ｎｍである。
ＩｒＭｎ層５０８は、反強磁性体であり、ＩｒＭｎ層５０８とＣｏＦｅ層５０９とが交換バイアス結合する。また、図５に示すように、ＣｏＦｅ層５０９とＣｏＦｅＢ層５１１とがＲｕ層５１０を介して反平行結合している。これにより、磁化固定層５０３のＣｏＦｅＢ層５１１の磁化の向きは一定に保持されるとともに、磁化固定層５０３からの漏れ磁界の影響をなくすことができる。
また、ＣｏＦｅＢ層５１１は、絶縁層５０２を介して記録層５０６−２と磁気トンネル接合を形成する。記録層５０６−２の磁気共鳴の測定は、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）を用いて、熱により励起された記録層５０６−２の磁化運動のノイズスペクトラムを測定することにより行なう。なお、磁化固定層５０３のＣｏＦｅＢ層５１１の磁化の向きはＴＭＲ効果の感度を高くする目的で、記録層５０６の磁化の向きと垂直にする（図５では紙面に垂直な方向）ことが望ましい。
【００２８】
次に、図５に示す積層構造を用いて磁気共鳴を測定した結果について図６を参照して説明する。
記録層５０６−１と記録層５０６−２との磁化の向きを図５に示すように平行に配置した場合は、積層構造５００のノイズスペクトラムをスペクトラアナライザで測定すると、図６に示されるようなスペクトラムが観察される。ピーク６０１の位置から、磁気共鳴周波数が約３．１５ ＧＨｚであることが分かる。
磁化固定層５０３のＣｏＦｅＢ層５１１の磁化は、反強磁性層であるＩｒＭｎ層５０８によって固定されているため、熱揺らぎを無視できる。また、記録層５０６−１と記録層５０６−２とは、中間層５０７を介して巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）素子を形成しているが、ＴＭＲ効果と比較してＧＭＲ効果の抵抗変化は十分小さいため、観察されたピークは記録層５０６−２の熱揺らぎによる磁気共鳴信号であることが分かる。
【００２９】
次に、記録層５０６−１の磁化を反転させ、記録層５０６−１と記録層５０６−２との磁化の向きを反平行に配置した場合、ノイズスペクトラムよって見積もられる記録層５０６−２の磁気共鳴周波数は約５．５ＧＨｚとなる。
記録層５０６−１と記録層５０６−２との磁化の向きを平行に配置した場合、記録層５０６−２に印加される記録層５０６−１からの漏れ磁界は、記録層５０６−２の磁化の向きと反平行であるのに対し、記録層５０６−１と記録層５０６−２との磁化の向きを反平行に配置した場合、記録層５０６−２に印加される記録層５０６−１からの漏れ磁界は、記録層５０６−２の磁化の向きと平行となる。この漏れ磁界の影響により、Ｋｉｔｔｅｌ式から理解できるように、磁気媒体の磁気共鳴周波数が変化してしまう。
【００３０】
次に、本実施形態に係る磁気媒体１００を用いた積層構造について図７を参照して説明する。
図７に示す積層構造７００は、作製方法は図５に示した積層構造５００と同様であり、構成についても積層構造５００と同様の構成であるが、本実施形態に係る磁気媒体１００を用いる点が異なる。すなわち図７の例では、反平行結合した第１磁性層１０３−１および第２磁性層１０４−１を含む記録層１０１−１、中間層１０２、および第１磁性層１０３−２および第２磁性層１０４−２を含む記録層１０１−２が順に積層される場合を想定する。また、第１磁性層１０３としてＣｏ合金層を、第２磁性層１０４としてＮｉＦｅ層をそれぞれ用いる。なお、Ｃｏ合金層およびＮｉＦｅ層の厚さはそれぞれ３ｎｍである。
【００３１】
図５に示す積層構造５００のノイズスペクトラムを測定した手法と同様に、積層構造７００のノイズスペクトラムを測定した結果、記録層１０１−１の磁化が反転するかしないかに関わらず、記録層１０１−２の磁気共鳴周波数は約４．５ＧＨｚのまま保持される。この結果は、反平行結合した第１磁性層１０３−１および第２磁性層１０４−１の２層の磁性体による効果により、記録層１０１−１からの漏れ磁界が低減されたためと考えられる。
【００３２】
以上に示した本実施形態に係る磁気媒体によれば、記録層内の第１磁性層と第２磁性層との磁化の向きが互いに反平行結合することで、外部への漏れ磁界が少なくなり、所望の記録層に対して安定した情報の記録および再生を行なうことができる。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１００，５０１・・・磁気媒体、１０１，５０６・・・記録層、１０２，５０７・・・中間層、１０３・・・第１磁性層、１０４・・・第２磁性層、１０５・・・非磁性層、２００・・・多層ディスク、３０１，４０１・・・高周波磁界、３０２・・・書き込み磁界、４０２・・・再生磁界、５００，７００・・・積層構造、５０２・・・絶縁層、５０３・・・磁化固定層、５０４−１・・・上部電極、５０４−２・・・下部電極、５０５・・・基板、５０８・・・ＩｒＭｎ層、５０９・・・ＣｏＦｅ層、５１０・・・Ｒｕ層、５１１・・・ＣｏＦｅＢ層、６０１・・・ピーク。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴再生ヘッドおよび高周波アシスト型記録ヘッドに対応する単層または多層の磁気媒体および磁気記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートコミュニティを実現するＩＣＴ（Information and Communication Technology）基盤の柱の一つとして、低いエネルギー消費および省スペースといった、環境親和性を有する大記録容量のストレージ技術が求められている。これに呼応し、主なストレージ技術である磁気記録の記録密度は、近年の基礎研究、および微細加工などの作製技術の進歩に伴って、目覚ましい速度で向上している。
【０００３】
磁気記録における記録密度向上の一例として、三次元磁気記録が提案されている。今までの磁気媒体は、情報を記録する記録層は１層しかないのに対し、三次元記録媒体は、記録層を複数有するので、記録層の数に応じて単位面積の記録密度を単層記録よりも増やすことができる。また、情報の読み出しおよび情報の書き込み時には、磁気共鳴を利用して記録層を選択する。具体的には、各記録層の磁気共鳴周波数を差別化しておき、情報を記録したいまたは情報を再生したい記録層にのみ磁気共鳴を起こす高周波磁界を印加することで、所望の記録層を選択して情報を抽出したり、所望の記録層に情報を記録することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１７２０５５号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１１／０３０４４９号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Jian-Gang Zhu, Xiaochun Zhu, and Yuhui Tang, “Microwave Assisted Magnetic Recording”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS 44, 125(2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、磁気共鳴を利用した記録および再生を行なう際、周囲のビットからの漏れ磁界によって引き起こされる磁気共鳴周波数の変化が問題となる。特に、三次元磁気記録方式の場合は、周囲に配置されるビットが多いので漏れ磁界の影響が大きくなる。
【０００７】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、安定した情報の記録および再生を行なうことができる磁気媒体および磁気記録再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態に係る情報記録媒体は、磁気媒体は、第１磁性層、第２磁性層、および非磁性層を含む。第１磁性層は、第１磁性体により形成され、磁化の方向に応じて前記情報が記録される。第２磁性層は、前記第１磁性体と磁気異方性が異なる第２磁性体により形成される。非磁性層は、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に積層され、非磁性体で形成される。前記第１磁性層の磁化と前記第２磁性層の磁化とは、前記非磁性層を介した磁気の交換作用により、互いの磁化が反対方向を向いて結合することを示す反平行結合する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る磁気媒体を示す図。
【図２】本実施形態に係る磁気媒体の利用例を示す図。
【図３】本実施形態に係る磁気媒体への情報の書き込み方法を示す図。
【図４】本実施形態に係る磁気媒体に記録された情報の読み出し方法を示す図。
【図５】一般的な記録層を有するビットパターンドメディアの１ドットとその磁気共鳴周波数を測定する磁気トンネルを含む素子との一例を示す図。
【図６】図５に示すビットパターンドメディアの１ドットにおける記録層のノイズスペクトラムの測定結果を示す図。
【図７】本実施形態に係る記録層を有するビットパターンドメディア（ＢＰＭ）の１ドットとその磁気共鳴周波数を測定する磁気トンネルを含む素子との一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
一般に、磁気媒体上の情報は磁化の方向として記録されており、記録密度の向上は、ビットを記録するために使用される磁性体の寸法縮小を意味する。１ビットのサイズを縮小した際に、十分な読み出し信号ノイズ（ＳＮ）比を維持するためには、磁気媒体の磁性結晶粒子を微細化する必要がある。ただし、磁性結晶粒子の微細化に伴い、磁性結晶粒子の熱安定性が問題となる。磁性結晶粒子の熱安定性は、ＫｕＶ／ｋＢＴで表される（但し、Ｋｕ、Ｖ、ｋＢおよびＴは、それぞれ磁性結晶粒子の磁気異方性エネルギー定数、体積、Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ定数および温度を示す）。十分な熱安定性が達成されないと、常温でも熱揺らぎの影響で、磁化の向きが反転し、記録した情報が失われる恐れがある。磁性結晶粒子の微細化を補って熱安定性を維持するためには、磁気異方性を大きく必要があるが、磁気異方性を大きくすると磁性結晶粒子の反転磁界も大きくなるので、情報の書き込みが難しくなる。そこで、情報の書き込みを容易にするため、高周波磁界で媒体の磁気共鳴を起こし、反転磁界を低減させるマイクロ波アシスト（磁気共鳴）磁気記録方式が用いられている。
【００１１】
磁性体の磁気共鳴周波数は、式（１）のＫｉｔｔｅｌ式で表すことができる。
【数１】
【００１２】
但し、γ、ｈａ、ｈｅおよびＭは、それぞれ磁気回転比、磁気異方性磁界、外部磁界および飽和磁化である。周りのビットが反転するたびに漏れ磁界の影響で外部磁界ｈｅが変化してしまうので、磁気共鳴周波数が不安定になりやすい。
【００１３】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る磁気媒体および磁気記録再生方法について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態に係る磁気媒体について図１を参照して説明する。図１（ａ）は、磁気媒体の一例（断面図）を示し、図１（ｂ）は、記録層の一例（断面図）を示す。
【００１４】
本実施形態に係る磁気媒体１００は、複数の記録層１０１と中間層１０２とを含む。なお、図１に示す磁気媒体１００は、記録ビットが分離するビットパターンドメディア（ＢＰＭ）により形成される例を示すが、連続媒体でもよい。また、本実施形態では、複数の記録層を有するいわゆる三次元磁気記録媒体を例に説明するが、単層でもよく、マイクロ波アシスト磁気記録の単層媒体の場合は、記録層１０１の１層だけを含む。
記録層１０１は、磁性体により形成され、磁化の向きを変化させることにより１ビットの情報を記録することができる。
中間層１０２は、２つの記録層１０１の間に積層され、記録層１０１同士を磁気的に隔離する。中間層１０２は、複数の記録層１０１の層間に磁気交換結合をもたらさない材料であればよく、例えば、Ｃｕを用いればよい。なお、図１（ａ）では、記録層１０１と中間層１０２とが交互に積層され、記録層１０１を３層有する磁気媒体１００の一例を示すが、これに限らず、磁気媒体１００は、同様の積層構造であれば記録層１０１をさらに複数積層してもよい。
【００１５】
さらに図１（ｂ）に示すように、記録層１０１は、第１磁性層１０３、第２磁性層１０４および非磁性層１０５を含む。
第１磁性層１０３は、情報の記録安定性を保つため磁気異方性の大きい材料で形成され、例えば、ＣｏＣｒ系合金、ＦｅＰｔ系合金、またはＣｏＰｔ合金といった硬磁性材料により形成される。第１磁性層１０３は、記録された情報を保持する。なお、ＫｕＶ／ｋＢＴの値が６０以上であれば、上述した合金以外の他の材料を用いてもよい。
第２磁性層１０４は、第１磁性層１０３に用いる材料と比較して、磁気異方性の小さい材料で形成され、例えば、ＮｉＦｅ系またはＣｏＦｅ系といった軟磁性材料を用いる。第２磁性層１０４は、第１磁性層１０３の漏れ磁界を打ち消すための層である。
【００１６】
非磁性層１０５は、第１磁性層１０３と第２磁性層１０４との間に積層され、例えば、Ｒｕといった非磁性材料で形成される。非磁性層１０５は、第１磁性層１０３と第２磁性層１０４との間の磁気交換結合をもたらす。
この磁気交換結合により、第１磁性層１０３の磁化と第２磁性層１０４の磁化とが互いに反対方向（反平行）を向いて強く結合する（以下、反平行結合と呼ぶ）。第１磁性層１０３と第２磁性層１０４とが反平行結合することにより、第１磁性層１０３の漏れ磁界を打ち消すことができる。なお、第１磁性層１０３の磁化と第２磁性層１０４との磁化とが反平行に配置される必要があるため、第２磁性層１０４の保磁力は、第１磁性層１０３と第２磁性層との間の反平行結合磁界よりも小さくなるように設計される。反平行結合磁界は、第１磁性層１０３と第２磁性層１０４とが反平行結合する際の磁界の強さを示す。
次に、磁気媒体１００の利用例について図２に示す。
図２に示すように、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）のような円盤形状の多層ディスク２００として、本実施形態に係る磁気媒体１００を用いる。ここで、記録層１０１を２層以上とする場合には、第１磁性層１０３および第２磁性層１０４の両方、または第１磁性層１０３の層の組成を変化させるなどの方法により、磁気異方性、飽和磁化などの磁気共鳴周波数に影響を与える特性を変化させ、各層の共鳴周波数を差別化する。共鳴周波数の差別化は、例えば多層ディスク２００の上面から下面に向かって順次、各記録層１０１で異なるように磁気共鳴周波数を高く設定してもよいし、反対に上面から下面に向かって順次磁気共鳴周波数が低くなるように設定してもよい。
【００１７】
次に、本実施形態に係る磁気媒体１００へ情報を書き込む方法について図３を参照して説明する。
図３（ａ）に示すように、はじめに記録層１０１の磁化の向きに対して垂直方向に高周波磁界３０１を印加する。高周波磁界３０１は、書き込みを行なう記録層の磁気共鳴周波数と同一となるように設定する。ここでは、高周波磁界３０１の周波数を、書き込みを行いたい記録層１０１−２での第１磁性層１０３−２の磁気共鳴周波数（ｆ４）と同一となるように設定する。高周波磁界３０１を印加すると、高周波磁界３０１の影響により磁気共鳴が発生し、第１磁性層１０３−２の磁化は才差運動を始める。
【００１８】
次に、図３（ｂ）に示すように、磁気共鳴が起きる前の磁性層１０３−２の磁化の向きと反対方向に、ビット（１またはゼロ）を記録するための書き込み磁界（Ｈ１）３０２を印加する。第１磁性層１０３−２の磁化は、磁気共鳴によりすでに磁化容易軸から離れている状態となっているので、第１磁性層１０３−２の保磁力以下の書き込み磁界でも磁化が反転する。また、この書き込み磁界（Ｈ１）３０２は、書き込みを行わない記録層１０１−１の第１磁性層１０３−１の保磁力よりも小さいため、第１磁性層１０３の磁化の反転は生じない。なお、図３（ｂ）に示す状態では、第１磁性層１０３−２と第２磁性層１０４−２との磁化の向きは、互いに同一の方向となる。また、磁化の反転処理において、第１磁性層１０３−２と第２磁性層１０４−２と間の反平行結合は、第１磁性層１０３−２の反転を妨げるように働くため、反平行結合磁界は小さいことが望ましい。例えば、反平行結合磁界が数百Ｏｅ以下であれば、書き込み磁界３０２よりも小さくなっているため、磁性層１０３−２の磁化の反転に対する反平行結合の影響を無視できるほど小さくすることができる。
【００１９】
最後に、図３（ｃ）に示すように、第１磁性層１０３−２に印加していた、高周波磁界３０１と書き込み磁界（Ｈ１）３０２とを停止する。磁界を停止したのち、第１磁性層１０３−２と第２磁性層１０４−２との間には反平行結合が働き、非磁性層１０５を介して第１磁性層１０３−２と第２磁性層１０４−２との磁化が反平行配置になろうとする。図３（ｂ）において同一の方向である第１磁性層１０３−２と第２磁性層１０４−２との磁化の向きは、第２磁性層１０４−２の保磁力が反平行結合磁界よりも小さいため、図３（ｃ）に示すように、反平行結合磁界によって磁性層１０４−２の磁化の向きが反転する。
以上で、記録層１０１−２の磁化の反転処理が完了し、各記録層に対して同様の処理を行なうことで情報の書き込みを行なうことができる。このように、記録層１０１内の第１磁性層１０３と第２磁性層１０４との磁化の向きが互いに反平行となることで漏れ磁界が少なくなり、磁気共鳴周波数への影響を少なくすることができる。
【００２０】
次に、記録した情報を磁気媒体１００から読み出す方法について図４を参照して説明する。
情報を読み出したい記録層１０１−２に、記録層１０１−２中の磁性層１０３−２の磁化の向きに対して垂直方向に高周波磁界４０１を、磁性層１０３−２の磁化の向きに対して平行方向に再生磁界（Ｈ２）４０２をそれぞれ印加する。高周波磁界４０１の周波数は、読み出したい記録層１０１−２の磁性層１０３−２の磁化の向きに対して、平行方向の再生磁界（Ｈ２）４０２を印加したときの磁性層１０３−２の磁気共鳴周波数（ｆ４’）と同一にする。なお、ｆ４’は式（２）から求めることができる。
【数２】
【００２１】
但し、再生磁界（Ｈ２）４０２は、あらゆる磁性層の反転を起こさないようにするため、第１磁性層１０３の保磁力および第１磁性層１０３と第２磁性層１０４との反平行結合磁界よりも小さくなるように制御する。
【００２２】
磁性層１０３−２の磁化の向きが再生磁界（Ｈ２）４０２の向きと同じ向きの場合、すなわち磁性層１０３−２の磁化の向きと再生磁界（Ｈ２）４０２の向きとの相対角が略ゼロ度の場合は、図４（ａ）に示すように、高周波磁界４０１の周波数が磁性層１０３−２の磁気共鳴周波数と一致する。そのため、磁性層１０３−２が磁気共鳴を起こし、磁性層１０３−２がエネルギーを吸収する。
【００２３】
一方、磁性層１０３−２の磁化の向きが再生磁界（Ｈ２）４０２の向きと反対向きの場合、すなわち磁性層１０３−２の磁化の向きと再生磁界（Ｈ２）４０２の向きとの相対角が略１８０度の場合は、図４（ｂ）に示すように、高周波磁界４０１の周波数が磁性層１０３−２の磁気共鳴周波数と異なる。そのため、磁性層１０３−２は磁気共鳴を起こさず、エネルギーが吸収されない。このときの磁性層１０３−２の磁気共鳴周波数ｆ４’’は、式（３）で求めることができる。
【数３】
【００２４】
エネルギー吸収の有無は、スピントルク発振素子などにより磁気媒体に高周波磁界を印加したときのスピントルク発振素子での信号の変化を読み取るなど一般的な手法を用いればよいため、ここでの詳細な説明は省略する。このように、磁性層１０３−２の磁化の向きと再生磁界４０２の向きとの相対角に応じた、高周波磁界からのエネルギー吸収の有無から、読み出したい記録層１０１−２の磁性層１０３−２の磁化の向きを検知することができ、記録層１０１に記録された情報を再生することができる。
なお、第１磁性層１０３の磁気共鳴を利用して情報を再生する代わりに、第２磁性層１０４の磁気共鳴を利用して、情報を再生してもよい。各記録層の第２磁性層１０４の磁気共鳴周波数をそれぞれ差別化することにより、読み出したい記録層を選択することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例として２つの記録層を有するビットパターンドメディア（ＢＰＭ）の１ドットの作製例を示し、一般的な記録層を用いた磁気媒体の積層構造と、本実施形態に係る記録層を用いた磁気媒体の積層構造とを比較する。
【００２６】
はじめに、一般的なＢＰＭの１ドットの作製例について図５を参照して説明する。作製法としては、スパッタ法により基板上に成膜した磁性積層膜を、リソグラフィーを用いて１ビットのサイズ（１００ｎｍ×５０ｎｍ）に作製する。
図５に示す積層構造５００は、磁気媒体５０１、絶縁層５０２、磁化固定層５０３、上部電極５０４−１、下部電極５０４−２、および基板５０５を含む。基板５０５の上に、下部電極５０４−２、磁化固定層５０３、絶縁層５０２、磁気媒体５０１および上部電極５０４−１が順に積層される。さらに、磁気媒体５０１は、記録層５０６−１および５０６−２と、中間層５０７とで構成される。また、磁化固定層５０３は、ＩｒＭｎ／ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅＢ積層膜であり、ＩｒＭｎ層５０８、ＣｏＦｅ層５０９、Ｒｕ層５１０およびＣｏＦｅＢ層５１１で構成される。
図５の例では、記録層５０６−２の磁気共鳴周波数に対する、記録層５０６−１の漏れ磁界の影響を調べるために、絶縁層５０２と磁化固定層５０３と、上部電極５０４−１および下部電極５０４−２とが積層されている。
【００２７】
絶縁層５０２は、絶縁体で形成され、例えば材料としてＭｇＯを用いて厚さ１ｎｍで形成される。また、上部電極５０４−１は、Ａｕで形成され、下部電極５０４−２はＣｕで形成される。基板５０５は、ガラス基板を用いればよい。
記録層５０６−１および記録層５０６−２は、それぞれ組成が異なるＣｏ合金で形成される。中間層５０７は、Ｃｕで形成される。記録層５０６−１および記録層５０６−２と中間層５０７の厚さはそれぞれ５ｎｍである。
ＩｒＭｎ層５０８は、反強磁性体であり、ＩｒＭｎ層５０８とＣｏＦｅ層５０９とが交換バイアス結合する。また、図５に示すように、ＣｏＦｅ層５０９とＣｏＦｅＢ層５１１とがＲｕ層５１０を介して反平行結合している。これにより、磁化固定層５０３のＣｏＦｅＢ層５１１の磁化の向きは一定に保持されるとともに、磁化固定層５０３からの漏れ磁界の影響をなくすことができる。
また、ＣｏＦｅＢ層５１１は、絶縁層５０２を介して記録層５０６−２と磁気トンネル接合を形成する。記録層５０６−２の磁気共鳴の測定は、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）を用いて、熱により励起された記録層５０６−２の磁化運動のノイズスペクトラムを測定することにより行なう。なお、磁化固定層５０３のＣｏＦｅＢ層５１１の磁化の向きはＴＭＲ効果の感度を高くする目的で、記録層５０６の磁化の向きと垂直にする（図５では紙面に垂直な方向）ことが望ましい。
【００２８】
次に、図５に示す積層構造を用いて磁気共鳴を測定した結果について図６を参照して説明する。
記録層５０６−１と記録層５０６−２との磁化の向きを図５に示すように平行に配置した場合は、積層構造５００のノイズスペクトラムをスペクトラアナライザで測定すると、図６に示されるようなスペクトラムが観察される。ピーク６０１の位置から、磁気共鳴周波数が約３．１５ ＧＨｚであることが分かる。
磁化固定層５０３のＣｏＦｅＢ層５１１の磁化は、反強磁性層であるＩｒＭｎ層５０８によって固定されているため、熱揺らぎを無視できる。また、記録層５０６−１と記録層５０６−２とは、中間層５０７を介して巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）素子を形成しているが、ＴＭＲ効果と比較してＧＭＲ効果の抵抗変化は十分小さいため、観察されたピークは記録層５０６−２の熱揺らぎによる磁気共鳴信号であることが分かる。
【００２９】
次に、記録層５０６−１の磁化を反転させ、記録層５０６−１と記録層５０６−２との磁化の向きを反平行に配置した場合、ノイズスペクトラムよって見積もられる記録層５０６−２の磁気共鳴周波数は約５．５ＧＨｚとなる。
記録層５０６−１と記録層５０６−２との磁化の向きを平行に配置した場合、記録層５０６−２に印加される記録層５０６−１からの漏れ磁界は、記録層５０６−２の磁化の向きと反平行であるのに対し、記録層５０６−１と記録層５０６−２との磁化の向きを反平行に配置した場合、記録層５０６−２に印加される記録層５０６−１からの漏れ磁界は、記録層５０６−２の磁化の向きと平行となる。この漏れ磁界の影響により、Ｋｉｔｔｅｌ式から理解できるように、磁気媒体の磁気共鳴周波数が変化してしまう。
【００３０】
次に、本実施形態に係る磁気媒体１００を用いた積層構造について図７を参照して説明する。
図７に示す積層構造７００は、作製方法は図５に示した積層構造５００と同様であり、構成についても積層構造５００と同様の構成であるが、本実施形態に係る磁気媒体１００を用いる点が異なる。すなわち図７の例では、反平行結合した第１磁性層１０３−１および第２磁性層１０４−１を含む記録層１０１−１、中間層１０２、および第１磁性層１０３−２および第２磁性層１０４−２を含む記録層１０１−２が順に積層される場合を想定する。また、第１磁性層１０３としてＣｏ合金層を、第２磁性層１０４としてＮｉＦｅ層をそれぞれ用いる。なお、Ｃｏ合金層およびＮｉＦｅ層の厚さはそれぞれ３ｎｍである。
【００３１】
図５に示す積層構造５００のノイズスペクトラムを測定した手法と同様に、積層構造７００のノイズスペクトラムを測定した結果、記録層１０１−１の磁化が反転するかしないかに関わらず、記録層１０１−２の磁気共鳴周波数は約４．５ＧＨｚのまま保持される。この結果は、反平行結合した第１磁性層１０３−１および第２磁性層１０４−１の２層の磁性体による効果により、記録層１０１−１からの漏れ磁界が低減されたためと考えられる。
【００３２】
以上に示した本実施形態に係る磁気媒体によれば、記録層内の第１磁性層と第２磁性層との磁化の向きが互いに反平行結合することで、外部への漏れ磁界が少なくなり、所望の記録層に対して安定した情報の記録および再生を行なうことができる。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１００，５０１・・・磁気媒体、１０１，５０６・・・記録層、１０２，５０７・・・中間層、１０３・・・第１磁性層、１０４・・・第２磁性層、１０５・・・非磁性層、２００・・・多層ディスク、３０１，４０１・・・高周波磁界、３０２・・・書き込み磁界、４０２・・・再生磁界、５００，７００・・・積層構造、５０２・・・絶縁層、５０３・・・磁化固定層、５０４−１・・・上部電極、５０４−２・・・下部電極、５０５・・・基板、５０８・・・ＩｒＭｎ層、５０９・・・ＣｏＦｅ層、５１０・・・Ｒｕ層、５１１・・・ＣｏＦｅＢ層、６０１・・・ピーク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴により、記録層に情報が記録され、該記録層から該情報が読み出される磁気媒体であって、該記録層は、
第１磁性体により形成され、磁化の方向に応じて前記情報が記録される第１磁性層と、
前記第１磁性体と磁気異方性が異なる第２磁性体により形成される第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に積層され、非磁性体で形成される非磁性層と、を具備し、
前記第１磁性層の磁化と前記第２磁性層の磁化とは、前記非磁性層を介した磁気の交換作用により、互いの磁化が反対方向を向いて結合することを示す反平行結合することを特徴とする磁気媒体。
【請求項２】
前記第２磁性層の磁気異方性の度合いは、前記第１磁性層の磁気異方性の度合いよりも小さく、該第２磁性層の保磁力は、前記反平行結合の磁界よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項３】
前記第１磁性層の第１磁気共鳴周波数と前記第２磁性層の第２磁気共鳴周波数とが互いに異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気媒体。
【請求項４】
前記第１磁気共鳴周波数と同一の周波数を有する第１高周波磁界と、前記第１磁性層の保磁力よりも小さい磁界である書き込み磁界とが印加されることにより、該第１磁性層に情報が記録されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気媒体。
【請求項５】
磁性層における磁化の反転が起きない強度の磁界である再生磁界と第２高周波磁界とが磁性層に印加され、該磁性層の磁化の方向と該再生磁界の方向とがなす相対角に応じて変化する磁気共鳴周波数に基づいて、該第１磁性層に記録された情報が再生されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気媒体。
【請求項６】
前記記録層が複数積層されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気媒体。
【請求項７】
複数の前記記録層はそれぞれ、前記第１磁性層の磁気共鳴周波数が異なることを特徴とする請求項６に記載の磁気媒体。
【請求項８】
複数の前記記録層はそれぞれ、前記第２磁性層の磁気共鳴周波数が異なることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の磁気媒体。
【請求項９】
請求項７に記載の磁気媒体に情報を記録し、該磁気媒体から該情報を再生する磁気記録再生方法であって、
前記情報を記録する場合は、複数の記録層のうち、該情報の記録を行なう第１記録層の第１磁性層に、磁気共鳴周波数と同一である第１高周波磁界と該第１記録層の第１磁性層の保磁力よりも小さい磁界である書き込み磁界とを印加して前記情報を記録し、
前記情報を再生する場合は、該情報の再生を行なう第１記録層の第１磁性層に、該第１磁性層と前記第１記録層の第２磁性層との磁化の反転が起きない強度の磁界である再生磁界と第２高周波磁界とを該第１磁性層に印加し、該第１磁性層の磁化の方向と該再生磁界の方向とがなす相対角に応じて変化する磁気共鳴周波数に基づいて、前記情報を再生することを特徴とする磁気記録再生方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の磁気媒体から情報を再生する磁気記録再生方法であって、
該情報の再生を行なう第１記録層の第２磁性層に、該第２磁性層の磁化の反転が起きない強度の磁界である再生磁界と高周波磁界とを該第２磁性層に印加し、該第２磁性層の磁化の方向と該再生磁界の方向とがなす相対角に応じて変化する磁気共鳴周波数に基づいて、前記情報を再生することを特徴とする磁気記録再生方法。
【請求項１】
磁気共鳴により、記録層に情報が記録され、該記録層から該情報が読み出される磁気媒体であって、該記録層は、
第１磁性体により形成され、磁化の方向に応じて前記情報が記録される第１磁性層と、
前記第１磁性体と磁気異方性が異なる第２磁性体により形成される第２磁性層と、
前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に積層され、非磁性体で形成される非磁性層と、を具備し、
前記第１磁性層の磁化と前記第２磁性層の磁化とは、前記非磁性層を介した磁気の交換作用により、互いの磁化が反対方向を向いて結合することを示す反平行結合することを特徴とする磁気媒体。
【請求項２】
前記第２磁性層の磁気異方性の度合いは、前記第１磁性層の磁気異方性の度合いよりも小さく、該第２磁性層の保磁力は、前記反平行結合の磁界よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の磁気媒体。
【請求項３】
前記第１磁性層の第１磁気共鳴周波数と前記第２磁性層の第２磁気共鳴周波数とが互いに異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気媒体。
【請求項４】
前記第１磁気共鳴周波数と同一の周波数を有する第１高周波磁界と、前記第１磁性層の保磁力よりも小さい磁界である書き込み磁界とが印加されることにより、該第１磁性層に情報が記録されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気媒体。
【請求項５】
磁性層における磁化の反転が起きない強度の磁界である再生磁界と第２高周波磁界とが磁性層に印加され、該磁性層の磁化の方向と該再生磁界の方向とがなす相対角に応じて変化する磁気共鳴周波数に基づいて、該第１磁性層に記録された情報が再生されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気媒体。
【請求項６】
前記記録層が複数積層されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気媒体。
【請求項７】
複数の前記記録層はそれぞれ、前記第１磁性層の磁気共鳴周波数が異なることを特徴とする請求項６に記載の磁気媒体。
【請求項８】
複数の前記記録層はそれぞれ、前記第２磁性層の磁気共鳴周波数が異なることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の磁気媒体。
【請求項９】
請求項７に記載の磁気媒体に情報を記録し、該磁気媒体から該情報を再生する磁気記録再生方法であって、
前記情報を記録する場合は、複数の記録層のうち、該情報の記録を行なう第１記録層の第１磁性層に、磁気共鳴周波数と同一である第１高周波磁界と該第１記録層の第１磁性層の保磁力よりも小さい磁界である書き込み磁界とを印加して前記情報を記録し、
前記情報を再生する場合は、該情報の再生を行なう第１記録層の第１磁性層に、該第１磁性層と前記第１記録層の第２磁性層との磁化の反転が起きない強度の磁界である再生磁界と第２高周波磁界とを該第１磁性層に印加し、該第１磁性層の磁化の方向と該再生磁界の方向とがなす相対角に応じて変化する磁気共鳴周波数に基づいて、前記情報を再生することを特徴とする磁気記録再生方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の磁気媒体から情報を再生する磁気記録再生方法であって、
該情報の再生を行なう第１記録層の第２磁性層に、該第２磁性層の磁化の反転が起きない強度の磁界である再生磁界と高周波磁界とを該第２磁性層に印加し、該第２磁性層の磁化の方向と該再生磁界の方向とがなす相対角に応じて変化する磁気共鳴周波数に基づいて、前記情報を再生することを特徴とする磁気記録再生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−６９３６１（Ｐ２０１３−６９３６１Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５７７７（Ｐ２０１１−２０５７７７）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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