磁気記録ヘッドおよび磁気記録装置
【課題】スピントルク発振子から発生する高周波磁界を安定させることを可能にする。
【解決手段】第１および第２主磁極１１，１２と、第１および第２主磁極の間に配置されたスピントルク発振子２０と、を備えている。当該スピントルク発振子は、第１磁性層と、中間層と、第２磁性層と、第３磁性層とがこの順で積層された積層構造を有し、前記第１磁性層に対して前記中間層と反対側に前記第１主磁極が配置され、前記第３磁性層に対して前記第２磁性層と反対側に前記第２主磁極が配置されることを特徴とする。
【解決手段】第１および第２主磁極１１，１２と、第１および第２主磁極の間に配置されたスピントルク発振子２０と、を備えている。当該スピントルク発振子は、第１磁性層と、中間層と、第２磁性層と、第３磁性層とがこの順で積層された積層構造を有し、前記第１磁性層に対して前記中間層と反対側に前記第１主磁極が配置され、前記第３磁性層に対して前記第２磁性層と反対側に前記第２主磁極が配置されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高記録密度、高記録容量、高データ転送レートのデータストレージの実現に好適なスピントルク発振子を備えた磁気記録ヘッドおよび磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、記録密度の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。
【０００３】
また、最新の記録密度の実証実験では４００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２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／ｉｎｃｈ２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。
【０００４】
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。高周波磁界アシスト記録方式では、記録信号周波数より十分に高い、磁気記録媒体の共鳴周波数付近の高周波磁界を局所的に印加する。この結果、磁気記録媒体が共鳴し、高周波磁界を印加された磁気記録媒体の保磁力Ｈｃは元々の保磁力の半分以下となる。このため、記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、保磁力Ｈｃがより高くかつ磁気異方性エネルギーＫｕがより高い磁気記録媒体への磁気記録が可能となる（例えば、特許文献１）。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おり、高密度記録時に効率的に高周波磁界を印加することが困難であった。
【０００５】
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も提案されている（例えば、特許文献２）。この特許文献２および３に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、非磁性層と、磁性層と、電極層とからなる。電極層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ことになる。
【０００６】
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に局在する。このため、高周波磁界の面内成分により、垂直磁化した磁気記録媒体を効率的に共鳴すること可能となり、磁気記録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の磁気記録が行われ、保磁力Ｈｃが高くかつ磁気異方性エネルギーＫｕの高い磁気記録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。
【特許文献１】米国特許第６０１１６６４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００２３９３８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、高周波アシスト記録においては，主磁極から発生される記録磁界がスピントルク発振子に加わることにより，スピントルク発振子から発生される高周波磁界の周波数が変化してしまう。このため一定の周波数を持つ高周波磁界が発生できず，安定した磁気記録をおこなうことができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、スピントルク発振子から発生する高周波磁界を安定させることのできる磁気ヘッドおよびこの磁気ヘッドを備えた磁気記録装置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】
【０００９】
本発明の第１の態様による磁気ヘッドは、第１および第２主磁極と、前記第１および第２主磁極の間に配置されたスピントルク発振子と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の態様による磁気記録装置は、第１の態様による磁気ヘッドを備え、前記磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体に書き込みを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スピントルク発振子から発生する高周波磁界を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態を以下に図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による磁気ヘッドを図１に示す。図１は、本実施形態の磁気ヘッド１を、磁気記録媒体１００の進行方向に平行でかつ磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。磁気記録媒体１００の進行方向は図中に示したとおり、紙面に向かって左側に進行するかあるいは右側に進行するかのいずれかである。
【００１４】
本実施形態の磁気ヘッド１は、磁気記録媒体１００の進行方向に沿って配置され記録磁界４０を発生する主磁極１１，１２と、これらの主磁極１１，１２間の磁気記録媒体１００側に設けられたスピントルク発振子２０と、主磁極１１，１２を介してスピントルク発振子２０に駆動電流を流す駆動電流源３０と備えている。駆動電流源３０は配線３２によって主磁極１１，１２と電気的に接続されている。なお、駆動電流源３０は、スピントルク発振子２０に所定の電流を流すことが可能であれば、駆動電圧源に置き換えてもよい。
【００１５】
磁気記録媒体１００は、基板１０１と、この基板１０１上に設けられた軟磁性層１０３と、この軟磁性層１０３上に設けられた磁気記録層１０５とを備えている。磁気記録層１０５には垂直磁化が記録される材料を用いることが好ましい。
【００１６】
スピントルク発振子２０は、電極２０１と、バイアス層（第３磁性層）２０２と、発振層（第２磁性層）２０３と、中間層２０４と、スピン注入層（第１磁性層）２０５と、電極２０６とを備えている。電極２０１は主磁極１１と電気的に接続しており、電極２０６は主磁極１２と電気的に接続している。電極２０１、２０６には、電気抵抗が低くかつ酸化されにくい材料、例えばＴｉ、Ｃｕが用いられる。しかし、後述する主磁極とスピントルク発振子の電極を兼ねる構造の場合，主磁極材料により駆動電流がスピン偏極し、スピントルク発振子２０から発生される高周波磁界４４が不安定になるおそれがある。このため、電極２０１、２０６には、スピン情報を消すような材料、例えばＴａやＲｕを用いることが好ましい。これにより、上記不安定さを減じることができる。
【００１７】
バイアス層２０２および発振層２０３は、いずれも磁化容易軸が膜面に対し垂直である磁性体膜を有している。バイアス層２０２は、発振層２０３の磁化を固着する役割をする。中間層２０４はＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどのスピン透過率が高い非磁性材料が用いられることが好ましい。スピン注入層２０５は磁化容易軸が膜面に対し垂直である磁性体膜を有している。本実施形態においては、電流が流れない状態での磁化の向きは、バイアス層２０２、スピン注入層２０５のいずれも同じ向き（平行）となっている。図１では磁化の向きを紙面で右向きとしているが左向きでも良い。なお、左向きであっても駆動電流の向き３５は変わらず、紙面で左向きである。
【００１８】
スピン注入層２０５、発振層２０３、およびバイアス層２０２は、以下の材料を用いることができる。
（１） ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ等の、比較的、飽和磁束密度が大きく、膜面に平行な方向に磁気異方性を有する軟磁性膜（発振層に適する）
（２） 膜面に平行な方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜
（３）膜面に垂直な方向に磁化が配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（４） ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（５） Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（６） ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性膜や、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、垂直配向性に優れた材料（スピン注入層，バイアス層に適する）
（７） ＣｏＦｅにＡｌ,Ｓｉ，Ｇｅ，Ｍｎ，Ｃｒなどを添加した合金（スピン注入層，バイアス層に適する）
【００１９】
また、飽和磁束密度および異方性磁界を調整するため、スピン注入層２０５、バイアス層２０２，発振層２０３のそれぞれについて、上記材料を積層してもよい。この他にも、上記材料を、非磁性体層（Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕ等の貴金属を用いることが好ましく、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｍｏ、Ｗ等の非磁性遷移金属を利用することも可能である）を介して積層し、上記材料の磁化の向きが反平行状態となる積層フェリ構造や、上記材料の磁化の向きが平行となる積層構造を用いてもよい。あるいは，積層フェリ構造とよばれる、２枚の磁性膜の間に非磁性層（Ｒｕが特に好ましく用いられる）を挟んだものを用いても良い。更に他の例として、交換結合を利用した強磁性体／反強磁性体の積層構造を用いても良い。これらは、発振層２０３の発振周波数を上げるため、またはスピン注入層２０５の磁化を効率的に固着するためである。ここで、反強磁性体として、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＦｅＮｉＭｎ、ＦｅＭｎＲｈ、ＲｈＭｎ、ＣｏＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、ＣｒＭｎＲｈ、ＣｒＭｎＣｕ、ＣｒＭｎＰｄ、ＣｒＭｎＩｒ、ＣｒＭｎＮｉ、ＣｒＭｎＣｏ、ＣｒＭｎＴｉ、ＰｔＭｎ、ＰｄＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどを用いることができる。発振層２０３の厚みは十分な高周波磁界を磁気記録媒体１００に付与するためには５ｎｍ以上が好ましく、均一発振モードの観点からは２０ｎｍ以下が望ましい。スピン注入層２０５の厚みは、スピン注入層での発振を抑制するために２ｎｍ以上が望ましい。
【００２０】
次に、スピントルク発振子２０の動作原理を説明する。駆動電流に伴う電子は電極２０１から電極２０６に向かって流れる。このとき、中間層２０４とスピン注入層２０５の界面において、スピン注入層２０５の磁化方向と反対向きのスピンを持つ伝導電子が反射される。反射された電子は中間層２０４を通り発振層２０３に注入され、ここで発振層２０３における磁化が発振を起こし、高周波磁界４４を発生することとなる。
【００２１】
通常、主磁極は１本であるが、これを２本にしてその間にスピントルク発振子２０設置するところが本実施形態の特徴となっている。主磁極を２本にすることにより、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、媒体対向面に平行な成分（スピントルク発振子２０の膜面に垂直な方向の成分）が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０に流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０から発生する高周波磁界４４が安定する。特に、高周波磁界４４は、スピントルク発振子２０の発振層２０３から発生するので、発振層２０３における記録磁界４０を打ち消すことが重要である。主磁極１１と主磁極１２との間のスピントルク発振子２０の長さは、磁気記録媒体１００の進行方向に対して５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度となる。スピントルク発振子２０は主磁極１１，１２にできるだけ近い位置においたほうが、高周波磁界４４と記録磁界４０の重なりが大きくなるため、保持力が高くかつ磁気異方性エネルギーが高い磁気記録媒体への記録を容易に行うことができる。磁気記録媒体１００の進行方向は、図１の紙面に対して右あるいは左向きに進行する方が、紙面に対して垂直の方向に進行する場合よりも望ましい。その理由は、磁気記録媒体の進行方向が紙面に対して左右の方向であれば、磁気記録媒体１００の高周波磁界４４が加わった部分が主磁極１１，１２の下側に移動することにより高周波アシストの効果がより期待できるからである。
【００２２】
このスピントルク発振子２０の発振層２０３における磁化の容易軸方向は、駆動電流の通電方向と同じか、あるいは反対の向きとすることが特に好ましい。これは、駆動電流による電流磁界の影響を受けにくくするためである。
【００２３】
発振層２０３における記録磁界４０を打ち消すために重要な制御要素について以下述べる。図２は、図１で示すｘ方向（水平方向）における、主磁極１１および主磁極１２から発生する記録磁界４４のｘ方向の成分Ｈｘを示す模式図である。発振層２０３における主磁極１１，１２のそれぞれの記録磁界Ｈ１とＨ２の水平方向成分の大きさが等しくて打ち消しあうように設計することが重要である。そのためには、主磁極１１の飽和磁化をＭｓ１、主磁極１２の飽和磁化をＭｓ２、主磁極１１の記録媒体に対抗する面の面積をＳ１、主磁極１２の記録媒体に対向する面の面積をＳ２としたときに、主磁極１１から発生する記録磁界４０の水平方向成分と、主磁極１２から発生する記録磁界４０の水平方向成分が打ち消しあうようにするために下記の関係を満たすように設計することが一つの目安となる。
Ｍｓ１・Ｓ１＝Ｍｓ２・Ｓ２ （１）
【００２４】
この場合、発振層２０３を２つの主磁極１１，１２の中央に配置すると、主磁極１１，１２から印加される磁界がもっとも小さくなる。一方、（１）式の関係が成り立たない場合や他の原因により、主磁極１１と主磁極１２から発生する記録磁界のバランスが崩れた場合には、必ずしも発振層２０３を２つの主磁極１１，１２の中央に配置することは必ずしも好ましくないので、適宜設置場所をずらす必要がある。
【００２５】
次に、シールドについて述べる。通常の磁気ヘッドはシールドが１本である。本実施形態において、シールドを１本とすることも可能である。しかしシールドを１本としてしまうと、記録磁界４０がどうしてもシールドのある側に集まりやすくなるとい傾向がある。結果として、スピントルク発振子２０に印加される記録磁界４０が打ち消し合いにくくなる。これを解決するためには、図３に示す、本実施形態の変形例による磁気ヘッド１Ａのように、２本のシールド１３，１４を設けることが好ましい。シールド１３は、主磁極１１に対してスピントルク発振子２０とは反対側に配置され、シールド１４は主磁極１２に対してスピントルク発振子２０とは反対側に配置される。
【００２６】
次に、本実施形態における主磁極とスピントルク発振子の配置の第１具体例を図４に示す。図４は、磁気記録媒体１００側からみた平面図である。この第１具体例においては、主磁極１１と主磁極１２とが対向して配置され、主磁極１１と主磁極１２との間にスピントルク発振子２０が配置されている。
【００２７】
本実施形態における主磁極とスピントルク発振子の配置の第２具体例を図５に示す。図５は、磁気記録媒体１００側からみた平面図である。この第２具体例においては、主磁極１１と主磁極１２とが一体化された主磁極１０となり、この主磁極１０がスピントルク発振子２０を取り囲むように配置されている。なお、この場合、スピントルク発振子２０の側面（磁気記録媒体１００の進行方向に平行な側面）には絶縁膜１５が設けられている。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、スピントルク発振子２０の膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０に流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０から発生する高周波磁界４４を安定させることができる。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による磁気ヘッドを図６に示す。図６は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｂを、磁気記録媒体１００の進行方向に平行でかつ磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。磁気記録媒体１００の進行方向は図中に示したとおり、紙面に向かって左側に進行するかあるいは右側に進行するかのいずれかである。
【００３０】
本実施形態の磁気ヘッド１Ｂは、図１に示す第１実施形態の磁気ヘッド１において、スピントルク発振子２０をスピントルク発振子２０Ａに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ａは、電極２０１と、バイアス層２０２と、発振層２０３と、中間層２０４と、スピン注入層２０５と、電極２０６とを備えている。そして、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きが、第１実施形態におけるスピントルク発振子２０と異なり、膜面に実質的に平行となっている。なお、第１実施形態に係るスピントルク発振子２０においては、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きは膜面に実質的に垂直となっている。また、本実施形態に係るスピントルク発振子２０Ａにおいては、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きは、電流が流れていない状態では紙面上で奥から手前に向くようになっている。すなわち、磁化の向きは、同じ向き（平行）となっている。なお、紙面上で手前から奥に向いていても良い。また、磁化の向きは互いに反平行でもよい。ただしこの場合には駆動電流の向きを反対向きにする。
【００３１】
本実施形態におけるスピントルク発振子２０の動作は、第１実施形態と同様となっている。すなわち、駆動電流に伴う電子は電極２０１から電極２０６に向かって流れる。このとき、中間層２０４とスピン注入層２０５の界面において、スピン注入層２０５の磁化方向と反対向きのスピンを持つ伝導電子が反射される。反射された電子は中間層２０４を通り発振層２０３に注入され、ここで発振層２０３における磁化が発振を起こし、高周波磁界４４を発生することとなる。
【００３２】
バイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００３３】
本実施形態も第１実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、スピントルク発振子２０Ａの膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ａに流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ａから発生する高周波磁界４４を安定させることができる。
【００３４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による磁気ヘッドの図７に示す。図７は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｃを、磁気記録媒体１００の進行方向に平行でかつ磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。磁気記録媒体１００の進行方向は図中に示したとおり、紙面に向かって左側に進行するかあるいは右側に進行するかのいずれかである。
【００３５】
本実施形態の磁気ヘッド１Ｃは、図６に示す第２実施形態の磁気ヘッド１Ｂにおいて、スピントルク発振子２０Ａをスピントルク発振子２０Ｂに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｂは、電極２０１と、バイアス層２０２と、発振層２０３と、中間層２０４と、スピン注入層２０５と、電極２０６とを備えている。そして、本実施形態に係るスピントルク発振子２０Ｂにおいては、電流が流れていない状態では、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きは、膜面に実質的に平行となっている。すなわち、磁化の向きは同じ向き（平行）となっている。しかし、上記磁化の向きが紙面上で上方向に向いている点が第２実施形態のスピントルク発振子２０Ａと異なっている。なお、下向きに向いていてもいい。あるいは反平行でも良い。ただしこの場合には通電方向を逆向きにする。
【００３６】
本実施形態において、スピントルク発振子２０Ｂに電流を矢印３５に示すように、紙面で右から左に流すと電子流は紙面で左から右に流れる。バイアス層２０２やスピン注入層２０５の磁化と反対向きのスピンを持つ電子が、中間層２０４とスピン注入層２０５との界面で反射されて発振層２０３に入ることにより，発振層２０３の磁化が回転して高周波磁界４４が生じる。
【００３７】
バイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００３８】
本実施形態も第２実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、スピントルク発振子２０Ｂの膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｂに流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｂから発生する高周波磁界４４を安定させることができる。
【００３９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による磁気ヘッドの図８に示す。図８は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｄを、磁気記録媒体１００の進行方向に平行でかつ磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。磁気記録媒体１００の進行方向は図中に示したとおり、紙面に向かって左側に進行するかあるいは右側に進行するかのいずれかである。
【００４０】
本実施形態の磁気ヘッド１Ｄは、図１に示す第１実施形態の磁気ヘッド１において、スピントルク発振子２０への駆動電流源３０からの駆動電流を、主磁極１１，１２のそれぞれの対向する面に絶縁層２４を挟むようにして設けられた引き出し配線２２を介して流す構成としたものである。この引き出し配線２２は配線３２を介して駆動電流源３０に電気的に接続される。したがって、第１乃至第３実施形態の磁気ヘッドと異なり、スピントルク発振子２０への駆動電流は、主磁極１１，１２を介して流さない構成となっている。なお、絶縁層２４の材料としては、例えばアルミニウム酸化物が用いられる。また、本実施形態においては、電流が流れない状態での磁化の向きは、バイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５のいずれも同じ向き（平行）となっている。
【００４１】
本実施形態のように、スピントルク発振子への通電を、主磁極１１，１２のそれぞれの対向する面に絶縁層２４を挟むようにして設けられた引き出し配線２２を介して行うことは、第１実施形態ばかりでなく第２および第３実施形態の磁気ヘッドにも適用できることは云うまでもない。
【００４２】
本実施形態も第１実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、スピントルク発振子２０の膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０に流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０から発生する高周波磁界４４を安定させることができる。
【００４３】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による磁気ヘッドを図９に示す。図９は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｅを、磁気記録媒体１００の進行方向に平行でかつ磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。磁気記録媒体１００の進行方向は図中に示したとおり、紙面に向かって左側に進行するかあるいは右側に進行するかのいずれかである。
【００４４】
本実施形態の磁気ヘッド１Ｅは、図１に示す第１実施形態の磁気ヘッド１において、スピントルク発振子２０をスピントルク発振子２０Ｃに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｃは、スピントルク発振子２０と異なり、電流が流れない状態での磁化の向きは、バイアス層２０２、スピン注入層２０５では逆の向き（反平行）となっている。また、駆動電流源３０からの駆動電流の向き３５も第１実施形態の場合と逆になっている。
【００４５】
本実施形態において、駆動電流がスピントルク発振子２０を流れる際には、スピン注入層２０５において偏極したスピンを持つ電子が中間層２０４を通過して発振層１１０に到達し、ここで発振層１１０の磁化と相互作用して高周波磁界が発生する。なお、本実施形態の磁気ヘッド１Ｅにおいても、図８に示した引き出し配線２２を用いることが可能である。
【００４６】
このスピントルク発振子２０における磁化の容易軸方向は、駆動電流の通電方向と同じか、あるいは反対の向きとなっている。これは、駆動電流による電流磁界の影響を受けにくいためである。
【００４７】
本実施形態も第１実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、スピントルク発振子２０Ｃの膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｃに流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｃから発生する高周波磁界４４を安定させることができる。
【００４８】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態による磁気ヘッドを図１０に示す。図１０は、本実施形態の磁気ヘッドの斜視図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｆは、対向して配置された主磁極１１，１２と、これらの主磁極１１，１２間に配置されたスピントルク発振子２０Ｄと、を備えている。スピントルク発振子２０Ｄは、一対の電極２０１，２０６と、これら電極２０１，２０６間に設けられた、発振層２０３、中間層２０４、およびスピン注入層２０５からなる積層構造と、この積層構造を挟むように設けられ同じ磁化の向きを有する磁区制御層（磁界印加部）２１ａ、２１ｂと、を備えている。なお、図示しないが適宜電極等を備えることも可能である。磁区制御層２１ａ、２１ｂは、駆動電流がスピントルク発振子２０Ｄに流れないときに、発振層２０３の磁化の向きを磁区制御層２１ａ、２１ｂの磁化の向きと同じ（平行）となるように制御し、一対の主磁極１１，１２の配置される方向と直交する方向に配置される。また、本実施形態においては、スピン注入層２０５の磁化の向きは膜面に平行でかつ図示しない磁気記録媒体に平行となっており、磁区制御層２１ａ，２１ｂの磁化の向きはスピン注入層２０５の磁化の向きに平行となっている。
【００４９】
本実施形態においては、スピン注入層２０５の磁化と反対向きのスピンを持つ電子が中間層２０４とスピン注入層２０５との界面で反射されて、発振層２０３に注入され、発振がおこる。
【００５０】
本実施形態における、発振層２０３、スピン注入層２０５、中間層２０４の材料として、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。発振層２０３の磁化とスピン注入層２０５の磁化は平行でも良いが、中間層２０４にＲｕなどを用いて積層フェリ構造として、発振層２０３の磁化とスピン注入層２０５の磁化を反平行とする方法もある。その場合は駆動電流の向きを逆にする。
【００５１】
磁化制御膜としては，
（２） 膜面に平行な方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜
（３）膜面に垂直な方向に磁化が配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（４） ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（５） Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（６） ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性膜や、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、垂直配向性に優れた材料（スピン注入層，バイアス層に適する）
（７） ＣｏＦｅにＡｌ,Ｓｉ，Ｇｅ，Ｍｎ，Ｃｒなどを添加した合金（スピン注入層，バイアス層に適する）
を好ましく用いることが出来る。
【００５２】
本実施形態も第１実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｄの膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｄに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｄから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００５３】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態による磁気ヘッドを図１１に示す。本実施形態の磁気ヘッド１Ｇは、第６実施形態の磁気ヘッド１Ｆにおいて、スピントルク発振子２０Ｄをスピントルク発振子２０Ｅに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｅは、スピントルク発振子２０Ｄの発振層２０３と、電極２０１との間にバイアス層２０２を設けた構成となっている。このバイアス層２０２を設けることにより、発振層２０３の発振動作が安定し、高周波磁界の周波数も安定する効果がある。
【００５４】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００５５】
本実施形態も第６実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｅの膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｅに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｅから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００５６】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態による磁気ヘッドを図１２に示す。図１２は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｈを磁気記録媒体側から見た平面図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｈは、対向して配置された一対の主磁極１１，１２と、これらの主磁極１１，１２間に設けられたスピントルク発振子２０Ｆとを備えている。スピントルク発振子２０Ｆは、電極２０１と、バイアス層２０２と、発振層２０３と、中間層２０４と、スピン注入層２０５と、電極２０６との積層構造を備えている。そして、スピントルク発振子２０の各層の積層方向は、主磁極１１，１２の配列方向と実質的に直交している。すなわち、スピントルク発振子２０Ｆの側部に主磁極１１，１２が配置された構成となっている。また、スピントルク発振子２０Ｆの上記側部の側面と、主磁極１１，１２とは絶縁層２４によって電気的に絶縁されている。電流が流れない状態におけるバイアス層２０２と、発振層２０３と、スピン注入層２０５との磁化の向きは同じ向き（平行）となっており、膜面に実質的に垂直でかつ電極２０１から電極２０６に向かう方向となっている。
【００５７】
本実施形態においては、スピントルク発振子２０Ｆに流れる電流は電極２０６から電極２０１に向かう方向に流れ、磁気記録媒体の進行方向は主磁極１１，１２の配列方向に平行となっている。
【００５８】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００５９】
本実施形態は、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｆの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｆに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｆから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００６０】
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態による磁気ヘッドを図１３に示す。図１３は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｉを磁気記録媒体側から見た平面図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｉは、図１２に示す第８実施形態による磁気ヘッド１Ｈのスピントルク発振子２０Ｆをスピントルク発振子２０Ｇに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｇは、スピントルク発振子２０Ｆと同じ積層構造を有しているが、電流が流れない状態における、バイアス層２０２および発振層２０３の磁化の向きは、スピン注入層２０５の磁化の向きは逆向き（反平行）となっており、電極２０６から電極２０１に向かう方向となっている。なお、本実施形態においては、スピントルク発振子２０Ｇに流れる電流は第８実施形態と逆に電極２０１から電極２０６に向かう方向に流れが、磁気記録媒体の進行方向は第８実施形態と同様に主磁極１１，１２の配列方向に平行となっている。
【００６１】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００６２】
本実施形態も第８実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｇの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｇに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｇから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００６３】
（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態による磁気ヘッドを図１４に示す。図１４は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｊを磁気記録媒体側から見た平面図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｊは、図１２に示す第８実施形態による磁気ヘッド１Ｈのスピントルク発振子２０Ｆをスピントルク発振子２０Ｈに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｈは、スピントルク発振子２０Ｆと同じ積層構造を有しているが、電流が流れない状態における、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きは同じ向き（平行）となっており、積層構造の膜面に実質的に平行でかつ主磁極１１から主磁極１２に向かう方向となっている。なお、本実施形態においては、スピントルク発振子２０Ｈに流れる電流は第８実施形態と同様に電極２０６から電極２０１に向かう方向に流れ、磁気記録媒体の進行方向は第８実施形態と同様に主磁極１１，１２の配列方向に平行となっている。
【００６４】
バイアス層２０２および発振層２０３とスピン注入層２０５の磁化の向きを反対向きにすることも可能である。この場合には中間層２０４の材料にＲｕなどを用いていわゆる積層フェリ構造を形成する。また駆動電流の通電方向を逆向きにする。
【００６５】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００６６】
本実施形態も第８実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｈの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｈに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｈから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００６７】
（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態による磁気ヘッドを図１５に示す。図１５は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｋを磁気記録媒体側から見た平面図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｋは、図１４に示す第１０実施形態による磁気ヘッド１Ｊのスピントルク発振子２０Ｈをスピントルク発振子２０Ｉに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｉは、スピントルク発振子２０Ｈと同じ積層構造を有しているが、電流が流れない状態における、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きは同じ向き（平行）となっており、積層構造の膜面に実質的に平行でかつ主磁極１１から主磁極１２に向かう方向に実質的に垂直となっている。なお、本実施形態においては、スピントルク発振子２０Ｉに流れる電流は第１０実施形態と同様に電極２０６から電極２０１に向かう方向に流れ、磁気記録媒体の進行方向は第１０実施形態と同様に主磁極１１，１２の配列方向に平行となっている。
【００６８】
バイアス層２０２および発振層２０３とスピン注入層２０５の磁化の向きを反対向きにすることも可能である。この場合には中間層２０４の材料にＲｕなどを用いていわゆる積層フェリ構造を形成する。また駆動電流の通電方向を逆向きにする。
【００６９】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００７０】
本実施形態も第１０実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｉの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｉに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｉから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００７１】
（第１２実施形態）
次に、本発明の第１２実施形態による磁気ヘッドを図１６に示す。図１６は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｌの斜視図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｌは、図１１に示す第７実施形態による磁気ヘッド１Ｇのスピントルク発振子２０Ｅをスピントルク発振子２０Ｊに置き換えた構成となっている。スピントルク発振子２０Ｅは積層構造の膜面が主磁極１１，１２の配列された方向に実質的に垂直となっていた。これに対して、スピントルク発振子２０Ｊは、磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、中間層２０４、発振層２０３、および磁区制御層２１ｂからなる積層構造を有し、この積層構造の膜面が主磁極１１，１２の配列方向に実質的に平行となっている。電流が流れない状態での磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、発振層２０３、および磁区制御層２１ｂの磁化の向きは膜面に実質的に垂直でかつ磁区制御層２１ａから磁区制御層２１ｂに向かう方向である。
【００７２】
本実施形態においては、磁区制御層２１ａ、２１ｂがスピントルク発振子２０Ｌの電極を兼ねていてもよいし、磁区制御層２１ａ、２１ｂの外側に電極を設けてもよい。そして、スピントルク発振子２０Ｊを流れる電流の向きは、磁区制御層２１ａから磁区制御層２１ｂに向かう方向、すなわち、電流が流れない状態での磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、発振層２０３、および磁区制御層２１ｂの磁化の向きと同じ向きである。
【００７３】
本実施形態の発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。
【００７４】
本実施形態も、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｊの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｊに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｊから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００７５】
（第１３実施形態）
次に、本発明の第１３実施形態による磁気ヘッドを図１７に示す。図１７は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｍの斜視図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｍは、図１６に示す第１２実施形態による磁気ヘッド１Ｌのスピントルク発振子２０Ｊをスピントルク発振子２０Ｋに置き換えた構成となっている。スピントルク発振子２０Ｋは、スピントルク発振子２０Ｊにおいて、発振層２０３と磁区制御層２１ｂとの間にバイアス層２０２を設けた構成を有している。すなわち、スピントルク発振子２０Ｋは、磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、中間層２０４、発振層２０３、バイアス層２０２、および磁区制御層２１ｂからなる積層構造を有し、この積層構造の膜面が主磁極１１，１２の配列方向に実質的に平行となっている。電流が流れない状態での磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、発振層２０３、バイアス層２０２、および磁区制御層２１ｂの磁化の向きは膜面に実質的に垂直でかつ磁区制御層２１ａから磁区制御層２１ｂに向かう方向である。
【００７６】
本実施形態においては、第１２実施形態と同様に、磁区制御層２１ａ、２１ｂがスピントルク発振子２０Ｌの電極を兼ねていてもよいし、磁区制御層２１ａ、２１ｂの外側に電極を設けてもよい。そして、スピントルク発振子２０Ｌを流れる電流の向きは、磁区制御層２１ａから磁区制御層２１ｂに向かう方向、すなわち、電流が流れない状態での磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、発振層２０３、バイアス層２０２、および磁区制御層２１ｂの磁化の向きと同じ向きである。
【００７７】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層に反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の点で好ましい。
【００７８】
本実施形態も、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｌの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｌに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｌから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００７９】
（第１４実施形態）
次に、本発明の磁気記録再生装置について説明する。図１乃至図１７に関して説明した本発明の各実施形態およびその変形例による磁気ヘッドは、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、磁気記録再生装置に搭載することができる。
【００８０】
図１８は、このような磁気記録装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本実施形態の磁気記録再生装置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、長手記録用または垂直記録用磁気ディスク２００は、スピンドル１５２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。磁気ディスク２００は、垂直記録用の記録層と、軟磁性裏打ち層とを有した、２層の磁気記録媒体である。磁気ディスク２００に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は、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１５３は、例えば、前述したいずれかの実施の形態にかかる磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００８１】
磁気ディスク２００が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は磁気ディスク２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。
【００８２】
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および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００８３】
アクチュエータアーム１５５は、固定軸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。
【００８４】
図１９は、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば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を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。
【００８５】
サスペンション１５４の先端には、図１乃至図１７に関して前述したいずれかの磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【００８６】
ここで、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）と磁気ディスク２００の表面との間には、所定の浮上量が設定されている。
【００８７】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施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、磁気記録媒体として用い得るものは、図１乃至図１７に例示した磁気記録媒体１００には限定されず、記録層および軟磁性層を有する磁気記録媒体であれば、あらゆる媒体を用いて同様の効果を奏する。例えば、並列して配置された複数のトラックと、隣接するトラック間に設けられる非磁性部と有するディスクリートトラック型媒体や、複数の磁性体ビットと、これら複数の磁性体ビット間に設けられた非磁性体とを有するディスクリートビット型媒体を用いることができる。
【００８８】
また、磁気ヘッドを構成する各要素の材料や形状などに関しても、具体例として前述したものには限定されず、当業者が選択しうる範囲のすべてを同様に用いて同様の効果を奏し得る。
【００８９】
また、磁気記録再生装置に関しても、磁気記録媒体は、ハードディスクには限定されず、その他、フレキシブルディスクや磁気カードなどのあらゆる磁気記録媒体を用いることが可能である。さらに、磁気記録媒体を装置から取り外し可能した、いわゆる「リムーバブル」の形式の装置であっても良い。
【００９０】
次に、上記各実施形態において用いることができる磁気記録媒体の一具体例を図２３に示す。すなわち、本具体例の磁気記録媒体２０１は、ディスクリート型磁気記録媒体であって、非磁性体（あるいは空気）２８７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２８６を有する。この媒体２０１がスピンドルモータ２０４により回転され、媒体走行方向２８５に向けてヘッドスライダ２０３移動する際に、このヘッドスライダ２０３に搭載された磁気記録ヘッド２０５により、記録磁化２８４を形成することができる。なお、ヘッドスライダ２０３はサスペンション２０２の先端に取り付けられている。このサスペンション２０２には信号の書き込みおよび読み取り用のリード線を有し、これらのリード線とヘッドスライダ２０３に組み込まれた磁気ヘッド２０５の各電極とが電気的に接続される。
【００９１】
スピン発振子の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック２８６の幅（ＴＷ）以上で、且つ記録トラックピッチ（ＴＰ）以下とすることによって、スピン発振子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では、記録したい記録トラック２８６のみを効果的に高周波アシスト磁気記録することができる。
【００９２】
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、高周波アシスト磁気記録方式を利用し、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、媒体磁性粒子のさらなる微細化（ナノメータ級のサイズ）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。
【００９３】
図２４は、上記各実施形態において用いることができるもう一つの磁気記録媒体を例示する模式図である。すなわち、本具体例の磁気記録媒体２０１は、ディスクリートビット型磁気記録媒体であって、非磁性体２８７により違いに分離された磁性ディスクリートビット２８８を有する。この媒体２０１がスピンドルモータ２０４により回転され、媒体走行方向２８５に向けてヘッドスライダ２０３移動する際に、このヘッドスライダ２０３に搭載された磁気記録ヘッド２０５により、記録磁化２８４を形成することができる。
【００９４】
上記実施形態の磁気ヘッドによれば、図２３及び図２４に表したように、ディスクリート型の磁気記録媒体２０１において、高い保磁力を有する記録層に対しても確実に記録することができ、高密度且つ高速の磁気記録が可能となる。
【００９５】
この具体例においても、スピン発振素子の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック２８６の幅（ＴＷ）以上で、且つ記録トラックピッチ（ＴＰ）以下とすることによって、スピン発振子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２８６のみを効果的に高周波アシスト磁気記録することができる。本実施例を用いれば、使用環境下での熱揺らぎ耐性を維持できる限りは、磁性ドット２８８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／ｉｎｃｈ２以上の高い記録密度の高周波アシスト磁気記録装置を実現できる可能性がある。
【００９６】
本発明の各実施形態の磁気ヘッドに対しては、磁気記録媒体として、ＥＣＣ媒体(exchange composite media)と呼ばれている、硬磁性材料で構成される磁気記録層とこの磁気記録層に隣接する軟磁性材料で構成される軟磁性層を含む磁気記録媒体を特に好ましい。軟磁性材料としてはＦｅＳｉＯ合金やＮｉＦｅ合金などを好ましく用いることができる。また硬磁性材料としては、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２合金やＦｅＰｔ合金など一般に垂直磁気記録用に用いられる材料が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１実施形態による磁気ヘッドの断面図。
【図２】本発明の各実施形態の効果を説明する図。
【図３】第１実施形態の変形例による磁気ヘッドの断面図。
【図４】第１実施形態における主磁極とスピントルク発振子の配置の第１具体例を示す平面図。
【図５】第１実施形態における主磁極とスピントルク発振子の配置の第２具体例を示す平面図。
【図６】第２実施形態による磁気ヘッドの断面図。
【図７】第３実施形態による磁気ヘッドの断面図。
【図８】第４実施形態による磁気ヘッドの断面図。
【図９】第５実施形態による磁気ヘッドの断面図。
【図１０】第６実施形態による磁気ヘッドの斜視図。
【図１１】第７実施形態による磁気ヘッドの斜視図。
【図１２】第８実施形態による磁気ヘッドの平面図。
【図１３】第９実施形態による磁気ヘッドの平面図。
【図１４】第１０実施形態による磁気ヘッドの平面図。
【図１５】第１１実施形態による磁気ヘッドの平面図。
【図１６】第１２実施形態による磁気ヘッドの斜視図。
【図１７】第１３実施形態による磁気ヘッドの斜視図。
【図１８】本発明の第１４実施形態による磁気記録再生装置を示す斜視図。
【図１９】第１４実施形態の磁気記録再生装置のアクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた斜視図。
【図２０】各実施形態に用いることのできるディスクリートトラック型磁気記録媒体を説明する図。
【図２１】各実施形態に用いることのできるディスクリートビット型磁気記録媒体を説明する図。
【符号の説明】
【００９８】
１〜１Ｍ 磁気ヘッド
１１ 主磁極
１２ 主磁極
１３ シールド
１４ シールド
２０〜２０Ｋ スピントルク発振子
２０１ 電極
２０２ バイアス層
２０３ 発振層
２０４ 中間層
２０５ スピン注入層
２０６ 電極
２１ａ，２１ｂ 磁区制御層
２２ 引き出し配線
２４ 絶縁層
３０ 駆動電流源
３２ 配線
３５ 駆動電流の流れる向き
４０ 記録磁界
４４ 高周波磁界
１００ 磁気記録媒体
１０１ 基板
１０３ 軟磁性層
１０５ 磁気記録層
１５０ 磁気記録再生装置
１５２ スピンドル
１５３ ヘッドスライダ
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 スピンドル
１６０ 磁気ヘッドアッセンブリ
１６４ リード線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高記録密度、高記録容量、高データ転送レートのデータストレージの実現に好適なスピントルク発振子を備えた磁気記録ヘッドおよび磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、記録密度の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。
【０００３】
また、最新の記録密度の実証実験では４００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２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／ｉｎｃｈ２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。
【０００４】
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。高周波磁界アシスト記録方式では、記録信号周波数より十分に高い、磁気記録媒体の共鳴周波数付近の高周波磁界を局所的に印加する。この結果、磁気記録媒体が共鳴し、高周波磁界を印加された磁気記録媒体の保磁力Ｈｃは元々の保磁力の半分以下となる。このため、記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、保磁力Ｈｃがより高くかつ磁気異方性エネルギーＫｕがより高い磁気記録媒体への磁気記録が可能となる（例えば、特許文献１）。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おり、高密度記録時に効率的に高周波磁界を印加することが困難であった。
【０００５】
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も提案されている（例えば、特許文献２）。この特許文献２および３に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、非磁性層と、磁性層と、電極層とからなる。電極層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ことになる。
【０００６】
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に局在する。このため、高周波磁界の面内成分により、垂直磁化した磁気記録媒体を効率的に共鳴すること可能となり、磁気記録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の磁気記録が行われ、保磁力Ｈｃが高くかつ磁気異方性エネルギーＫｕの高い磁気記録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。
【特許文献１】米国特許第６０１１６６４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００２３９３８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、高周波アシスト記録においては，主磁極から発生される記録磁界がスピントルク発振子に加わることにより，スピントルク発振子から発生される高周波磁界の周波数が変化してしまう。このため一定の周波数を持つ高周波磁界が発生できず，安定した磁気記録をおこなうことができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、スピントルク発振子から発生する高周波磁界を安定させることのできる磁気ヘッドおよびこの磁気ヘッドを備えた磁気記録装置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】
【０００９】
本発明の第１の態様による磁気ヘッドは、第１および第２主磁極と、前記第１および第２主磁極の間に配置されたスピントルク発振子と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の態様による磁気記録装置は、第１の態様による磁気ヘッドを備え、前記磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体に書き込みを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スピントルク発振子から発生する高周波磁界を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態を以下に図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による磁気ヘッドを図１に示す。図１は、本実施形態の磁気ヘッド１を、磁気記録媒体１００の進行方向に平行でかつ磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。磁気記録媒体１００の進行方向は図中に示したとおり、紙面に向かって左側に進行するかあるいは右側に進行するかのいずれかである。
【００１４】
本実施形態の磁気ヘッド１は、磁気記録媒体１００の進行方向に沿って配置され記録磁界４０を発生する主磁極１１，１２と、これらの主磁極１１，１２間の磁気記録媒体１００側に設けられたスピントルク発振子２０と、主磁極１１，１２を介してスピントルク発振子２０に駆動電流を流す駆動電流源３０と備えている。駆動電流源３０は配線３２によって主磁極１１，１２と電気的に接続されている。なお、駆動電流源３０は、スピントルク発振子２０に所定の電流を流すことが可能であれば、駆動電圧源に置き換えてもよい。
【００１５】
磁気記録媒体１００は、基板１０１と、この基板１０１上に設けられた軟磁性層１０３と、この軟磁性層１０３上に設けられた磁気記録層１０５とを備えている。磁気記録層１０５には垂直磁化が記録される材料を用いることが好ましい。
【００１６】
スピントルク発振子２０は、電極２０１と、バイアス層（第３磁性層）２０２と、発振層（第２磁性層）２０３と、中間層２０４と、スピン注入層（第１磁性層）２０５と、電極２０６とを備えている。電極２０１は主磁極１１と電気的に接続しており、電極２０６は主磁極１２と電気的に接続している。電極２０１、２０６には、電気抵抗が低くかつ酸化されにくい材料、例えばＴｉ、Ｃｕが用いられる。しかし、後述する主磁極とスピントルク発振子の電極を兼ねる構造の場合，主磁極材料により駆動電流がスピン偏極し、スピントルク発振子２０から発生される高周波磁界４４が不安定になるおそれがある。このため、電極２０１、２０６には、スピン情報を消すような材料、例えばＴａやＲｕを用いることが好ましい。これにより、上記不安定さを減じることができる。
【００１７】
バイアス層２０２および発振層２０３は、いずれも磁化容易軸が膜面に対し垂直である磁性体膜を有している。バイアス層２０２は、発振層２０３の磁化を固着する役割をする。中間層２０４はＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどのスピン透過率が高い非磁性材料が用いられることが好ましい。スピン注入層２０５は磁化容易軸が膜面に対し垂直である磁性体膜を有している。本実施形態においては、電流が流れない状態での磁化の向きは、バイアス層２０２、スピン注入層２０５のいずれも同じ向き（平行）となっている。図１では磁化の向きを紙面で右向きとしているが左向きでも良い。なお、左向きであっても駆動電流の向き３５は変わらず、紙面で左向きである。
【００１８】
スピン注入層２０５、発振層２０３、およびバイアス層２０２は、以下の材料を用いることができる。
（１） ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ等の、比較的、飽和磁束密度が大きく、膜面に平行な方向に磁気異方性を有する軟磁性膜（発振層に適する）
（２） 膜面に平行な方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜
（３）膜面に垂直な方向に磁化が配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（４） ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（５） Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（６） ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性膜や、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、垂直配向性に優れた材料（スピン注入層，バイアス層に適する）
（７） ＣｏＦｅにＡｌ,Ｓｉ，Ｇｅ，Ｍｎ，Ｃｒなどを添加した合金（スピン注入層，バイアス層に適する）
【００１９】
また、飽和磁束密度および異方性磁界を調整するため、スピン注入層２０５、バイアス層２０２，発振層２０３のそれぞれについて、上記材料を積層してもよい。この他にも、上記材料を、非磁性体層（Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕ等の貴金属を用いることが好ましく、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｍｏ、Ｗ等の非磁性遷移金属を利用することも可能である）を介して積層し、上記材料の磁化の向きが反平行状態となる積層フェリ構造や、上記材料の磁化の向きが平行となる積層構造を用いてもよい。あるいは，積層フェリ構造とよばれる、２枚の磁性膜の間に非磁性層（Ｒｕが特に好ましく用いられる）を挟んだものを用いても良い。更に他の例として、交換結合を利用した強磁性体／反強磁性体の積層構造を用いても良い。これらは、発振層２０３の発振周波数を上げるため、またはスピン注入層２０５の磁化を効率的に固着するためである。ここで、反強磁性体として、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＦｅＮｉＭｎ、ＦｅＭｎＲｈ、ＲｈＭｎ、ＣｏＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、ＣｒＭｎＲｈ、ＣｒＭｎＣｕ、ＣｒＭｎＰｄ、ＣｒＭｎＩｒ、ＣｒＭｎＮｉ、ＣｒＭｎＣｏ、ＣｒＭｎＴｉ、ＰｔＭｎ、ＰｄＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどを用いることができる。発振層２０３の厚みは十分な高周波磁界を磁気記録媒体１００に付与するためには５ｎｍ以上が好ましく、均一発振モードの観点からは２０ｎｍ以下が望ましい。スピン注入層２０５の厚みは、スピン注入層での発振を抑制するために２ｎｍ以上が望ましい。
【００２０】
次に、スピントルク発振子２０の動作原理を説明する。駆動電流に伴う電子は電極２０１から電極２０６に向かって流れる。このとき、中間層２０４とスピン注入層２０５の界面において、スピン注入層２０５の磁化方向と反対向きのスピンを持つ伝導電子が反射される。反射された電子は中間層２０４を通り発振層２０３に注入され、ここで発振層２０３における磁化が発振を起こし、高周波磁界４４を発生することとなる。
【００２１】
通常、主磁極は１本であるが、これを２本にしてその間にスピントルク発振子２０設置するところが本実施形態の特徴となっている。主磁極を２本にすることにより、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、媒体対向面に平行な成分（スピントルク発振子２０の膜面に垂直な方向の成分）が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０に流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０から発生する高周波磁界４４が安定する。特に、高周波磁界４４は、スピントルク発振子２０の発振層２０３から発生するので、発振層２０３における記録磁界４０を打ち消すことが重要である。主磁極１１と主磁極１２との間のスピントルク発振子２０の長さは、磁気記録媒体１００の進行方向に対して５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度となる。スピントルク発振子２０は主磁極１１，１２にできるだけ近い位置においたほうが、高周波磁界４４と記録磁界４０の重なりが大きくなるため、保持力が高くかつ磁気異方性エネルギーが高い磁気記録媒体への記録を容易に行うことができる。磁気記録媒体１００の進行方向は、図１の紙面に対して右あるいは左向きに進行する方が、紙面に対して垂直の方向に進行する場合よりも望ましい。その理由は、磁気記録媒体の進行方向が紙面に対して左右の方向であれば、磁気記録媒体１００の高周波磁界４４が加わった部分が主磁極１１，１２の下側に移動することにより高周波アシストの効果がより期待できるからである。
【００２２】
このスピントルク発振子２０の発振層２０３における磁化の容易軸方向は、駆動電流の通電方向と同じか、あるいは反対の向きとすることが特に好ましい。これは、駆動電流による電流磁界の影響を受けにくくするためである。
【００２３】
発振層２０３における記録磁界４０を打ち消すために重要な制御要素について以下述べる。図２は、図１で示すｘ方向（水平方向）における、主磁極１１および主磁極１２から発生する記録磁界４４のｘ方向の成分Ｈｘを示す模式図である。発振層２０３における主磁極１１，１２のそれぞれの記録磁界Ｈ１とＨ２の水平方向成分の大きさが等しくて打ち消しあうように設計することが重要である。そのためには、主磁極１１の飽和磁化をＭｓ１、主磁極１２の飽和磁化をＭｓ２、主磁極１１の記録媒体に対抗する面の面積をＳ１、主磁極１２の記録媒体に対向する面の面積をＳ２としたときに、主磁極１１から発生する記録磁界４０の水平方向成分と、主磁極１２から発生する記録磁界４０の水平方向成分が打ち消しあうようにするために下記の関係を満たすように設計することが一つの目安となる。
Ｍｓ１・Ｓ１＝Ｍｓ２・Ｓ２ （１）
【００２４】
この場合、発振層２０３を２つの主磁極１１，１２の中央に配置すると、主磁極１１，１２から印加される磁界がもっとも小さくなる。一方、（１）式の関係が成り立たない場合や他の原因により、主磁極１１と主磁極１２から発生する記録磁界のバランスが崩れた場合には、必ずしも発振層２０３を２つの主磁極１１，１２の中央に配置することは必ずしも好ましくないので、適宜設置場所をずらす必要がある。
【００２５】
次に、シールドについて述べる。通常の磁気ヘッドはシールドが１本である。本実施形態において、シールドを１本とすることも可能である。しかしシールドを１本としてしまうと、記録磁界４０がどうしてもシールドのある側に集まりやすくなるとい傾向がある。結果として、スピントルク発振子２０に印加される記録磁界４０が打ち消し合いにくくなる。これを解決するためには、図３に示す、本実施形態の変形例による磁気ヘッド１Ａのように、２本のシールド１３，１４を設けることが好ましい。シールド１３は、主磁極１１に対してスピントルク発振子２０とは反対側に配置され、シールド１４は主磁極１２に対してスピントルク発振子２０とは反対側に配置される。
【００２６】
次に、本実施形態における主磁極とスピントルク発振子の配置の第１具体例を図４に示す。図４は、磁気記録媒体１００側からみた平面図である。この第１具体例においては、主磁極１１と主磁極１２とが対向して配置され、主磁極１１と主磁極１２との間にスピントルク発振子２０が配置されている。
【００２７】
本実施形態における主磁極とスピントルク発振子の配置の第２具体例を図５に示す。図５は、磁気記録媒体１００側からみた平面図である。この第２具体例においては、主磁極１１と主磁極１２とが一体化された主磁極１０となり、この主磁極１０がスピントルク発振子２０を取り囲むように配置されている。なお、この場合、スピントルク発振子２０の側面（磁気記録媒体１００の進行方向に平行な側面）には絶縁膜１５が設けられている。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、スピントルク発振子２０の膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０に流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０から発生する高周波磁界４４を安定させることができる。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による磁気ヘッドを図６に示す。図６は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｂを、磁気記録媒体１００の進行方向に平行でかつ磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。磁気記録媒体１００の進行方向は図中に示したとおり、紙面に向かって左側に進行するかあるいは右側に進行するかのいずれかである。
【００３０】
本実施形態の磁気ヘッド１Ｂは、図１に示す第１実施形態の磁気ヘッド１において、スピントルク発振子２０をスピントルク発振子２０Ａに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ａは、電極２０１と、バイアス層２０２と、発振層２０３と、中間層２０４と、スピン注入層２０５と、電極２０６とを備えている。そして、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きが、第１実施形態におけるスピントルク発振子２０と異なり、膜面に実質的に平行となっている。なお、第１実施形態に係るスピントルク発振子２０においては、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きは膜面に実質的に垂直となっている。また、本実施形態に係るスピントルク発振子２０Ａにおいては、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きは、電流が流れていない状態では紙面上で奥から手前に向くようになっている。すなわち、磁化の向きは、同じ向き（平行）となっている。なお、紙面上で手前から奥に向いていても良い。また、磁化の向きは互いに反平行でもよい。ただしこの場合には駆動電流の向きを反対向きにする。
【００３１】
本実施形態におけるスピントルク発振子２０の動作は、第１実施形態と同様となっている。すなわち、駆動電流に伴う電子は電極２０１から電極２０６に向かって流れる。このとき、中間層２０４とスピン注入層２０５の界面において、スピン注入層２０５の磁化方向と反対向きのスピンを持つ伝導電子が反射される。反射された電子は中間層２０４を通り発振層２０３に注入され、ここで発振層２０３における磁化が発振を起こし、高周波磁界４４を発生することとなる。
【００３２】
バイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００３３】
本実施形態も第１実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、スピントルク発振子２０Ａの膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ａに流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ａから発生する高周波磁界４４を安定させることができる。
【００３４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による磁気ヘッドの図７に示す。図７は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｃを、磁気記録媒体１００の進行方向に平行でかつ磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。磁気記録媒体１００の進行方向は図中に示したとおり、紙面に向かって左側に進行するかあるいは右側に進行するかのいずれかである。
【００３５】
本実施形態の磁気ヘッド１Ｃは、図６に示す第２実施形態の磁気ヘッド１Ｂにおいて、スピントルク発振子２０Ａをスピントルク発振子２０Ｂに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｂは、電極２０１と、バイアス層２０２と、発振層２０３と、中間層２０４と、スピン注入層２０５と、電極２０６とを備えている。そして、本実施形態に係るスピントルク発振子２０Ｂにおいては、電流が流れていない状態では、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きは、膜面に実質的に平行となっている。すなわち、磁化の向きは同じ向き（平行）となっている。しかし、上記磁化の向きが紙面上で上方向に向いている点が第２実施形態のスピントルク発振子２０Ａと異なっている。なお、下向きに向いていてもいい。あるいは反平行でも良い。ただしこの場合には通電方向を逆向きにする。
【００３６】
本実施形態において、スピントルク発振子２０Ｂに電流を矢印３５に示すように、紙面で右から左に流すと電子流は紙面で左から右に流れる。バイアス層２０２やスピン注入層２０５の磁化と反対向きのスピンを持つ電子が、中間層２０４とスピン注入層２０５との界面で反射されて発振層２０３に入ることにより，発振層２０３の磁化が回転して高周波磁界４４が生じる。
【００３７】
バイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００３８】
本実施形態も第２実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、スピントルク発振子２０Ｂの膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｂに流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｂから発生する高周波磁界４４を安定させることができる。
【００３９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による磁気ヘッドの図８に示す。図８は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｄを、磁気記録媒体１００の進行方向に平行でかつ磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。磁気記録媒体１００の進行方向は図中に示したとおり、紙面に向かって左側に進行するかあるいは右側に進行するかのいずれかである。
【００４０】
本実施形態の磁気ヘッド１Ｄは、図１に示す第１実施形態の磁気ヘッド１において、スピントルク発振子２０への駆動電流源３０からの駆動電流を、主磁極１１，１２のそれぞれの対向する面に絶縁層２４を挟むようにして設けられた引き出し配線２２を介して流す構成としたものである。この引き出し配線２２は配線３２を介して駆動電流源３０に電気的に接続される。したがって、第１乃至第３実施形態の磁気ヘッドと異なり、スピントルク発振子２０への駆動電流は、主磁極１１，１２を介して流さない構成となっている。なお、絶縁層２４の材料としては、例えばアルミニウム酸化物が用いられる。また、本実施形態においては、電流が流れない状態での磁化の向きは、バイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５のいずれも同じ向き（平行）となっている。
【００４１】
本実施形態のように、スピントルク発振子への通電を、主磁極１１，１２のそれぞれの対向する面に絶縁層２４を挟むようにして設けられた引き出し配線２２を介して行うことは、第１実施形態ばかりでなく第２および第３実施形態の磁気ヘッドにも適用できることは云うまでもない。
【００４２】
本実施形態も第１実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、スピントルク発振子２０の膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０に流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０から発生する高周波磁界４４を安定させることができる。
【００４３】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による磁気ヘッドを図９に示す。図９は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｅを、磁気記録媒体１００の進行方向に平行でかつ磁気記録媒体１００に対向する媒体対向面に垂直な面で切断した断面図である。磁気記録媒体１００の進行方向は図中に示したとおり、紙面に向かって左側に進行するかあるいは右側に進行するかのいずれかである。
【００４４】
本実施形態の磁気ヘッド１Ｅは、図１に示す第１実施形態の磁気ヘッド１において、スピントルク発振子２０をスピントルク発振子２０Ｃに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｃは、スピントルク発振子２０と異なり、電流が流れない状態での磁化の向きは、バイアス層２０２、スピン注入層２０５では逆の向き（反平行）となっている。また、駆動電流源３０からの駆動電流の向き３５も第１実施形態の場合と逆になっている。
【００４５】
本実施形態において、駆動電流がスピントルク発振子２０を流れる際には、スピン注入層２０５において偏極したスピンを持つ電子が中間層２０４を通過して発振層１１０に到達し、ここで発振層１１０の磁化と相互作用して高周波磁界が発生する。なお、本実施形態の磁気ヘッド１Ｅにおいても、図８に示した引き出し配線２２を用いることが可能である。
【００４６】
このスピントルク発振子２０における磁化の容易軸方向は、駆動電流の通電方向と同じか、あるいは反対の向きとなっている。これは、駆動電流による電流磁界の影響を受けにくいためである。
【００４７】
本実施形態も第１実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界４０の、スピントルク発振子２０Ｃの膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｃに流入する記録磁界４０が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｃから発生する高周波磁界４４を安定させることができる。
【００４８】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態による磁気ヘッドを図１０に示す。図１０は、本実施形態の磁気ヘッドの斜視図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｆは、対向して配置された主磁極１１，１２と、これらの主磁極１１，１２間に配置されたスピントルク発振子２０Ｄと、を備えている。スピントルク発振子２０Ｄは、一対の電極２０１，２０６と、これら電極２０１，２０６間に設けられた、発振層２０３、中間層２０４、およびスピン注入層２０５からなる積層構造と、この積層構造を挟むように設けられ同じ磁化の向きを有する磁区制御層（磁界印加部）２１ａ、２１ｂと、を備えている。なお、図示しないが適宜電極等を備えることも可能である。磁区制御層２１ａ、２１ｂは、駆動電流がスピントルク発振子２０Ｄに流れないときに、発振層２０３の磁化の向きを磁区制御層２１ａ、２１ｂの磁化の向きと同じ（平行）となるように制御し、一対の主磁極１１，１２の配置される方向と直交する方向に配置される。また、本実施形態においては、スピン注入層２０５の磁化の向きは膜面に平行でかつ図示しない磁気記録媒体に平行となっており、磁区制御層２１ａ，２１ｂの磁化の向きはスピン注入層２０５の磁化の向きに平行となっている。
【００４９】
本実施形態においては、スピン注入層２０５の磁化と反対向きのスピンを持つ電子が中間層２０４とスピン注入層２０５との界面で反射されて、発振層２０３に注入され、発振がおこる。
【００５０】
本実施形態における、発振層２０３、スピン注入層２０５、中間層２０４の材料として、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。発振層２０３の磁化とスピン注入層２０５の磁化は平行でも良いが、中間層２０４にＲｕなどを用いて積層フェリ構造として、発振層２０３の磁化とスピン注入層２０５の磁化を反平行とする方法もある。その場合は駆動電流の向きを逆にする。
【００５１】
磁化制御膜としては，
（２） 膜面に平行な方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜
（３）膜面に垂直な方向に磁化が配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（４） ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（５） Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性膜（スピン注入層，バイアス層に適する）
（６） ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性膜や、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、垂直配向性に優れた材料（スピン注入層，バイアス層に適する）
（７） ＣｏＦｅにＡｌ,Ｓｉ，Ｇｅ，Ｍｎ，Ｃｒなどを添加した合金（スピン注入層，バイアス層に適する）
を好ましく用いることが出来る。
【００５２】
本実施形態も第１実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｄの膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｄに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｄから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００５３】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態による磁気ヘッドを図１１に示す。本実施形態の磁気ヘッド１Ｇは、第６実施形態の磁気ヘッド１Ｆにおいて、スピントルク発振子２０Ｄをスピントルク発振子２０Ｅに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｅは、スピントルク発振子２０Ｄの発振層２０３と、電極２０１との間にバイアス層２０２を設けた構成となっている。このバイアス層２０２を設けることにより、発振層２０３の発振動作が安定し、高周波磁界の周波数も安定する効果がある。
【００５４】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００５５】
本実施形態も第６実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｅの膜面に垂直な方向の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｅに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｅから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００５６】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態による磁気ヘッドを図１２に示す。図１２は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｈを磁気記録媒体側から見た平面図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｈは、対向して配置された一対の主磁極１１，１２と、これらの主磁極１１，１２間に設けられたスピントルク発振子２０Ｆとを備えている。スピントルク発振子２０Ｆは、電極２０１と、バイアス層２０２と、発振層２０３と、中間層２０４と、スピン注入層２０５と、電極２０６との積層構造を備えている。そして、スピントルク発振子２０の各層の積層方向は、主磁極１１，１２の配列方向と実質的に直交している。すなわち、スピントルク発振子２０Ｆの側部に主磁極１１，１２が配置された構成となっている。また、スピントルク発振子２０Ｆの上記側部の側面と、主磁極１１，１２とは絶縁層２４によって電気的に絶縁されている。電流が流れない状態におけるバイアス層２０２と、発振層２０３と、スピン注入層２０５との磁化の向きは同じ向き（平行）となっており、膜面に実質的に垂直でかつ電極２０１から電極２０６に向かう方向となっている。
【００５７】
本実施形態においては、スピントルク発振子２０Ｆに流れる電流は電極２０６から電極２０１に向かう方向に流れ、磁気記録媒体の進行方向は主磁極１１，１２の配列方向に平行となっている。
【００５８】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００５９】
本実施形態は、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｆの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｆに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｆから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００６０】
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態による磁気ヘッドを図１３に示す。図１３は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｉを磁気記録媒体側から見た平面図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｉは、図１２に示す第８実施形態による磁気ヘッド１Ｈのスピントルク発振子２０Ｆをスピントルク発振子２０Ｇに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｇは、スピントルク発振子２０Ｆと同じ積層構造を有しているが、電流が流れない状態における、バイアス層２０２および発振層２０３の磁化の向きは、スピン注入層２０５の磁化の向きは逆向き（反平行）となっており、電極２０６から電極２０１に向かう方向となっている。なお、本実施形態においては、スピントルク発振子２０Ｇに流れる電流は第８実施形態と逆に電極２０１から電極２０６に向かう方向に流れが、磁気記録媒体の進行方向は第８実施形態と同様に主磁極１１，１２の配列方向に平行となっている。
【００６１】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００６２】
本実施形態も第８実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｇの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｇに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｇから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００６３】
（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態による磁気ヘッドを図１４に示す。図１４は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｊを磁気記録媒体側から見た平面図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｊは、図１２に示す第８実施形態による磁気ヘッド１Ｈのスピントルク発振子２０Ｆをスピントルク発振子２０Ｈに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｈは、スピントルク発振子２０Ｆと同じ積層構造を有しているが、電流が流れない状態における、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きは同じ向き（平行）となっており、積層構造の膜面に実質的に平行でかつ主磁極１１から主磁極１２に向かう方向となっている。なお、本実施形態においては、スピントルク発振子２０Ｈに流れる電流は第８実施形態と同様に電極２０６から電極２０１に向かう方向に流れ、磁気記録媒体の進行方向は第８実施形態と同様に主磁極１１，１２の配列方向に平行となっている。
【００６４】
バイアス層２０２および発振層２０３とスピン注入層２０５の磁化の向きを反対向きにすることも可能である。この場合には中間層２０４の材料にＲｕなどを用いていわゆる積層フェリ構造を形成する。また駆動電流の通電方向を逆向きにする。
【００６５】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００６６】
本実施形態も第８実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｈの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｈに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｈから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００６７】
（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態による磁気ヘッドを図１５に示す。図１５は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｋを磁気記録媒体側から見た平面図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｋは、図１４に示す第１０実施形態による磁気ヘッド１Ｊのスピントルク発振子２０Ｈをスピントルク発振子２０Ｉに置き換えた構成となっている。このスピントルク発振子２０Ｉは、スピントルク発振子２０Ｈと同じ積層構造を有しているが、電流が流れない状態における、バイアス層２０２、発振層２０３、およびスピン注入層２０５の磁化の向きは同じ向き（平行）となっており、積層構造の膜面に実質的に平行でかつ主磁極１１から主磁極１２に向かう方向に実質的に垂直となっている。なお、本実施形態においては、スピントルク発振子２０Ｉに流れる電流は第１０実施形態と同様に電極２０６から電極２０１に向かう方向に流れ、磁気記録媒体の進行方向は第１０実施形態と同様に主磁極１１，１２の配列方向に平行となっている。
【００６８】
バイアス層２０２および発振層２０３とスピン注入層２０５の磁化の向きを反対向きにすることも可能である。この場合には中間層２０４の材料にＲｕなどを用いていわゆる積層フェリ構造を形成する。また駆動電流の通電方向を逆向きにする。
【００６９】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層２０２には反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の観点で好ましい。
【００７０】
本実施形態も第１０実施形態と同様に、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｉの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｉに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｉから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００７１】
（第１２実施形態）
次に、本発明の第１２実施形態による磁気ヘッドを図１６に示す。図１６は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｌの斜視図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｌは、図１１に示す第７実施形態による磁気ヘッド１Ｇのスピントルク発振子２０Ｅをスピントルク発振子２０Ｊに置き換えた構成となっている。スピントルク発振子２０Ｅは積層構造の膜面が主磁極１１，１２の配列された方向に実質的に垂直となっていた。これに対して、スピントルク発振子２０Ｊは、磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、中間層２０４、発振層２０３、および磁区制御層２１ｂからなる積層構造を有し、この積層構造の膜面が主磁極１１，１２の配列方向に実質的に平行となっている。電流が流れない状態での磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、発振層２０３、および磁区制御層２１ｂの磁化の向きは膜面に実質的に垂直でかつ磁区制御層２１ａから磁区制御層２１ｂに向かう方向である。
【００７２】
本実施形態においては、磁区制御層２１ａ、２１ｂがスピントルク発振子２０Ｌの電極を兼ねていてもよいし、磁区制御層２１ａ、２１ｂの外側に電極を設けてもよい。そして、スピントルク発振子２０Ｊを流れる電流の向きは、磁区制御層２１ａから磁区制御層２１ｂに向かう方向、すなわち、電流が流れない状態での磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、発振層２０３、および磁区制御層２１ｂの磁化の向きと同じ向きである。
【００７３】
本実施形態の発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。
【００７４】
本実施形態も、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｊの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｊに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｊから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００７５】
（第１３実施形態）
次に、本発明の第１３実施形態による磁気ヘッドを図１７に示す。図１７は、本実施形態の磁気ヘッド１Ｍの斜視図である。本実施形態の磁気ヘッド１Ｍは、図１６に示す第１２実施形態による磁気ヘッド１Ｌのスピントルク発振子２０Ｊをスピントルク発振子２０Ｋに置き換えた構成となっている。スピントルク発振子２０Ｋは、スピントルク発振子２０Ｊにおいて、発振層２０３と磁区制御層２１ｂとの間にバイアス層２０２を設けた構成を有している。すなわち、スピントルク発振子２０Ｋは、磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、中間層２０４、発振層２０３、バイアス層２０２、および磁区制御層２１ｂからなる積層構造を有し、この積層構造の膜面が主磁極１１，１２の配列方向に実質的に平行となっている。電流が流れない状態での磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、発振層２０３、バイアス層２０２、および磁区制御層２１ｂの磁化の向きは膜面に実質的に垂直でかつ磁区制御層２１ａから磁区制御層２１ｂに向かう方向である。
【００７６】
本実施形態においては、第１２実施形態と同様に、磁区制御層２１ａ、２１ｂがスピントルク発振子２０Ｌの電極を兼ねていてもよいし、磁区制御層２１ａ、２１ｂの外側に電極を設けてもよい。そして、スピントルク発振子２０Ｌを流れる電流の向きは、磁区制御層２１ａから磁区制御層２１ｂに向かう方向、すなわち、電流が流れない状態での磁区制御層２１ａ、スピン注入層２０５、発振層２０３、バイアス層２０２、および磁区制御層２１ｂの磁化の向きと同じ向きである。
【００７７】
本実施形態のバイアス層２０２、発振層２０３、スピン注入層２０５、および中間層２０４には、第１実施形態において述べた材料を用いることができる。特にバイアス層に反強磁性体を用いると、発振周波数の安定化等の点で好ましい。
【００７８】
本実施形態も、主磁極１１と主磁極１２のそれぞれから発生する記録磁界の、スピントルク発振子２０Ｌの膜面に平行な方向（主磁極１１，１２の配列方向）の成分が打ち消し合うので、スピントルク発振子２０Ｌに流入する記録磁界が減少し、これによりスピントルク発振子２０Ｌから発生する高周波磁界を安定させることができる。
【００７９】
（第１４実施形態）
次に、本発明の磁気記録再生装置について説明する。図１乃至図１７に関して説明した本発明の各実施形態およびその変形例による磁気ヘッドは、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、磁気記録再生装置に搭載することができる。
【００８０】
図１８は、このような磁気記録装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本実施形態の磁気記録再生装置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、長手記録用または垂直記録用磁気ディスク２００は、スピンドル１５２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。磁気ディスク２００は、垂直記録用の記録層と、軟磁性裏打ち層とを有した、２層の磁気記録媒体である。磁気ディスク２００に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は、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１５３は、例えば、前述したいずれかの実施の形態にかかる磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００８１】
磁気ディスク２００が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は磁気ディスク２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。
【００８２】
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および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００８３】
アクチュエータアーム１５５は、固定軸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。
【００８４】
図１９は、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば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を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。
【００８５】
サスペンション１５４の先端には、図１乃至図１７に関して前述したいずれかの磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【００８６】
ここで、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）と磁気ディスク２００の表面との間には、所定の浮上量が設定されている。
【００８７】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施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、磁気記録媒体として用い得るものは、図１乃至図１７に例示した磁気記録媒体１００には限定されず、記録層および軟磁性層を有する磁気記録媒体であれば、あらゆる媒体を用いて同様の効果を奏する。例えば、並列して配置された複数のトラックと、隣接するトラック間に設けられる非磁性部と有するディスクリートトラック型媒体や、複数の磁性体ビットと、これら複数の磁性体ビット間に設けられた非磁性体とを有するディスクリートビット型媒体を用いることができる。
【００８８】
また、磁気ヘッドを構成する各要素の材料や形状などに関しても、具体例として前述したものには限定されず、当業者が選択しうる範囲のすべてを同様に用いて同様の効果を奏し得る。
【００８９】
また、磁気記録再生装置に関しても、磁気記録媒体は、ハードディスクには限定されず、その他、フレキシブルディスクや磁気カードなどのあらゆる磁気記録媒体を用いることが可能である。さらに、磁気記録媒体を装置から取り外し可能した、いわゆる「リムーバブル」の形式の装置であっても良い。
【００９０】
次に、上記各実施形態において用いることができる磁気記録媒体の一具体例を図２３に示す。すなわち、本具体例の磁気記録媒体２０１は、ディスクリート型磁気記録媒体であって、非磁性体（あるいは空気）２８７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２８６を有する。この媒体２０１がスピンドルモータ２０４により回転され、媒体走行方向２８５に向けてヘッドスライダ２０３移動する際に、このヘッドスライダ２０３に搭載された磁気記録ヘッド２０５により、記録磁化２８４を形成することができる。なお、ヘッドスライダ２０３はサスペンション２０２の先端に取り付けられている。このサスペンション２０２には信号の書き込みおよび読み取り用のリード線を有し、これらのリード線とヘッドスライダ２０３に組み込まれた磁気ヘッド２０５の各電極とが電気的に接続される。
【００９１】
スピン発振子の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック２８６の幅（ＴＷ）以上で、且つ記録トラックピッチ（ＴＰ）以下とすることによって、スピン発振子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では、記録したい記録トラック２８６のみを効果的に高周波アシスト磁気記録することができる。
【００９２】
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、高周波アシスト磁気記録方式を利用し、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、媒体磁性粒子のさらなる微細化（ナノメータ級のサイズ）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。
【００９３】
図２４は、上記各実施形態において用いることができるもう一つの磁気記録媒体を例示する模式図である。すなわち、本具体例の磁気記録媒体２０１は、ディスクリートビット型磁気記録媒体であって、非磁性体２８７により違いに分離された磁性ディスクリートビット２８８を有する。この媒体２０１がスピンドルモータ２０４により回転され、媒体走行方向２８５に向けてヘッドスライダ２０３移動する際に、このヘッドスライダ２０３に搭載された磁気記録ヘッド２０５により、記録磁化２８４を形成することができる。
【００９４】
上記実施形態の磁気ヘッドによれば、図２３及び図２４に表したように、ディスクリート型の磁気記録媒体２０１において、高い保磁力を有する記録層に対しても確実に記録することができ、高密度且つ高速の磁気記録が可能となる。
【００９５】
この具体例においても、スピン発振素子の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック２８６の幅（ＴＷ）以上で、且つ記録トラックピッチ（ＴＰ）以下とすることによって、スピン発振子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２８６のみを効果的に高周波アシスト磁気記録することができる。本実施例を用いれば、使用環境下での熱揺らぎ耐性を維持できる限りは、磁性ドット２８８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／ｉｎｃｈ２以上の高い記録密度の高周波アシスト磁気記録装置を実現できる可能性がある。
【００９６】
本発明の各実施形態の磁気ヘッドに対しては、磁気記録媒体として、ＥＣＣ媒体(exchange composite media)と呼ばれている、硬磁性材料で構成される磁気記録層とこの磁気記録層に隣接する軟磁性材料で構成される軟磁性層を含む磁気記録媒体を特に好ましい。軟磁性材料としてはＦｅＳｉＯ合金やＮｉＦｅ合金などを好ましく用いることができる。また硬磁性材料としては、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２合金やＦｅＰｔ合金など一般に垂直磁気記録用に用いられる材料が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１実施形態による磁気ヘッドの断面図。
【図２】本発明の各実施形態の効果を説明する図。
【図３】第１実施形態の変形例による磁気ヘッドの断面図。
【図４】第１実施形態における主磁極とスピントルク発振子の配置の第１具体例を示す平面図。
【図５】第１実施形態における主磁極とスピントルク発振子の配置の第２具体例を示す平面図。
【図６】第２実施形態による磁気ヘッドの断面図。
【図７】第３実施形態による磁気ヘッドの断面図。
【図８】第４実施形態による磁気ヘッドの断面図。
【図９】第５実施形態による磁気ヘッドの断面図。
【図１０】第６実施形態による磁気ヘッドの斜視図。
【図１１】第７実施形態による磁気ヘッドの斜視図。
【図１２】第８実施形態による磁気ヘッドの平面図。
【図１３】第９実施形態による磁気ヘッドの平面図。
【図１４】第１０実施形態による磁気ヘッドの平面図。
【図１５】第１１実施形態による磁気ヘッドの平面図。
【図１６】第１２実施形態による磁気ヘッドの斜視図。
【図１７】第１３実施形態による磁気ヘッドの斜視図。
【図１８】本発明の第１４実施形態による磁気記録再生装置を示す斜視図。
【図１９】第１４実施形態の磁気記録再生装置のアクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた斜視図。
【図２０】各実施形態に用いることのできるディスクリートトラック型磁気記録媒体を説明する図。
【図２１】各実施形態に用いることのできるディスクリートビット型磁気記録媒体を説明する図。
【符号の説明】
【００９８】
１〜１Ｍ 磁気ヘッド
１１ 主磁極
１２ 主磁極
１３ シールド
１４ シールド
２０〜２０Ｋ スピントルク発振子
２０１ 電極
２０２ バイアス層
２０３ 発振層
２０４ 中間層
２０５ スピン注入層
２０６ 電極
２１ａ，２１ｂ 磁区制御層
２２ 引き出し配線
２４ 絶縁層
３０ 駆動電流源
３２ 配線
３５ 駆動電流の流れる向き
４０ 記録磁界
４４ 高周波磁界
１００ 磁気記録媒体
１０１ 基板
１０３ 軟磁性層
１０５ 磁気記録層
１５０ 磁気記録再生装置
１５２ スピンドル
１５３ ヘッドスライダ
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 スピンドル
１６０ 磁気ヘッドアッセンブリ
１６４ リード線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２主磁極と、前記第１および第２主磁極の間に配置されたスピントルク発振子と、を備えていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記スピントルク発振子は、第１磁性層と、中間層と、第２磁性層と、第３磁性層とがこの順で積層された積層構造を有し、前記第１磁性層に対して前記中間層と反対側に前記第１主磁極が配置され、前記第３磁性層に対して前記第２磁性層と反対側に前記第２主磁極が配置されることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記第３磁性層は反強磁性体であることを特徴とする請求項２記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記第１磁性層と第３磁性層の磁化容易軸の向きは前記積層構造の膜面に実質的に垂直であり，前記スピントルク発振子に駆動電流が流れない状態における前記第１磁性層と第３磁性層の磁化の向きは，実質的に互いに逆向きであることを特徴とする請求項２または３記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記第１磁性層と第３磁性層の磁化容易軸の向きは前記積層構造の膜面に実質的に垂直であり、前記スピントルク発振子に駆動電流が流れない状態における前記第１磁性層および第３磁性層の磁化の向きは実質的に同じであることを特徴とする請求項２または３記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記第１乃至第３磁性層の磁化の向きは、前記積層構造の膜面に実質的に平行であることを特徴とする請求項２または３記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記スピントルク発振子は第１磁性層と、中間層と、第２磁性層とがこの順で積層された積層構造を有し、
前記第１磁性層に対して前記中間層と反対側に前記第１主磁極が配置され、前記第２磁性層に対して前記中間層と反対側に前記第２主磁極が配置され、
前記スピントルク発振子は、前記第１主磁極から第２主磁極に向かう方向に実質的に直交する方向に配置された一対の磁場印加部を更に有していることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記スピントルク発振子は、前記第２磁性層に対して前記中間層と反対側に前記第２磁性層に接する第３磁性層を更に備えていることを特徴とする請求項７記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
前記第３磁性層は反強磁性体であることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記第１および第２主磁極は、前記スピントルク発振子の電極を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記スピントルク発振子は、第１磁性層と、中間層と、第２磁性層と、第３磁性層とがこの順で積層された積層構造を有し、前記積層構造の膜面に平行な方向において対向する一対の側面のうち一方の側面に対向して前記第１主磁極が配置され、前記一対の側面の他方の側面に対向して前記第２主磁極が配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項１２】
前記第３磁性層は反強磁性体であることを特徴とする請求項１１記載の磁気ヘッド。
【請求項１３】
前記第１磁性層と第３磁性層の磁化容易軸は前記積層構造の膜面に実質的に垂直であり，前記スピントルク発振子に電流が流れない状態における前記第１磁性層と第３磁性層の磁化の向きは実質的に同じであることを特徴とする請求項１１または１２記載の磁気ヘッド。
【請求項１４】
前記第１磁性層と第３磁性層の磁化容易軸は前記積層構造の膜面に実質的に垂直であり、前記第１磁性層の磁化の向きは実質的に前記第３磁性層の磁化の向きとは逆向きであることを特徴とする請求項１１または１２記載の磁気ヘッド。
【請求項１５】
前記スピントルク発振子に電流が流れない状態における、前記第１乃至第３磁性層の磁化の向きは、前記積層構造の膜面に実質的に平行であることを特徴とする請求項１１または１２記載の磁気ヘッド。
【請求項１６】
前記スピントルク発振子は、第１磁場印加部と、第１磁性層と、中間層と、第２磁性層と、第２磁場印加部とがこの順で積層された積層構造を有し、
前記積層構造の膜面に直交する方向の対向する一対の側面のうちの一方の側面に対向して前記第１主磁極が配置され、前記一対の側面の他方の側面に対向して前記第２主磁極が配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項１７】
前記スピントルク発振子は、前記第２磁性層と前記第２磁場印加部との間に第３磁性層を備えていることを特徴とする請求項１６記載の磁気ヘッド。
【請求項１８】
前記バイアス層は反強磁性体であることを特徴とする請求項１６また１７記載の磁気ヘッド。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれかに記載の磁気ヘッドを備え、前記磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体に書き込みを行うことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項２０】
前記磁気記録媒体が、硬磁性材料で構成される磁気記録層と、前記磁気記録層に隣接する軟磁性材料の軟磁性層とを含むことを特徴とする請求項１９記載の磁気記録装置。
【請求項２１】
前記磁気記録媒体がディスクリートビットメディアであることを特徴とする，請求項１９に記載の磁気記録装置。
【請求項２２】
前記磁気記録媒体がディスクリートトラックメディアであることを特徴とする，請求項１９に記載の磁気記録装置。
【請求項１】
第１および第２主磁極と、前記第１および第２主磁極の間に配置されたスピントルク発振子と、を備えていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記スピントルク発振子は、第１磁性層と、中間層と、第２磁性層と、第３磁性層とがこの順で積層された積層構造を有し、前記第１磁性層に対して前記中間層と反対側に前記第１主磁極が配置され、前記第３磁性層に対して前記第２磁性層と反対側に前記第２主磁極が配置されることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記第３磁性層は反強磁性体であることを特徴とする請求項２記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
前記第１磁性層と第３磁性層の磁化容易軸の向きは前記積層構造の膜面に実質的に垂直であり，前記スピントルク発振子に駆動電流が流れない状態における前記第１磁性層と第３磁性層の磁化の向きは，実質的に互いに逆向きであることを特徴とする請求項２または３記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記第１磁性層と第３磁性層の磁化容易軸の向きは前記積層構造の膜面に実質的に垂直であり、前記スピントルク発振子に駆動電流が流れない状態における前記第１磁性層および第３磁性層の磁化の向きは実質的に同じであることを特徴とする請求項２または３記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記第１乃至第３磁性層の磁化の向きは、前記積層構造の膜面に実質的に平行であることを特徴とする請求項２または３記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記スピントルク発振子は第１磁性層と、中間層と、第２磁性層とがこの順で積層された積層構造を有し、
前記第１磁性層に対して前記中間層と反対側に前記第１主磁極が配置され、前記第２磁性層に対して前記中間層と反対側に前記第２主磁極が配置され、
前記スピントルク発振子は、前記第１主磁極から第２主磁極に向かう方向に実質的に直交する方向に配置された一対の磁場印加部を更に有していることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記スピントルク発振子は、前記第２磁性層に対して前記中間層と反対側に前記第２磁性層に接する第３磁性層を更に備えていることを特徴とする請求項７記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
前記第３磁性層は反強磁性体であることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】
前記第１および第２主磁極は、前記スピントルク発振子の電極を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記スピントルク発振子は、第１磁性層と、中間層と、第２磁性層と、第３磁性層とがこの順で積層された積層構造を有し、前記積層構造の膜面に平行な方向において対向する一対の側面のうち一方の側面に対向して前記第１主磁極が配置され、前記一対の側面の他方の側面に対向して前記第２主磁極が配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項１２】
前記第３磁性層は反強磁性体であることを特徴とする請求項１１記載の磁気ヘッド。
【請求項１３】
前記第１磁性層と第３磁性層の磁化容易軸は前記積層構造の膜面に実質的に垂直であり，前記スピントルク発振子に電流が流れない状態における前記第１磁性層と第３磁性層の磁化の向きは実質的に同じであることを特徴とする請求項１１または１２記載の磁気ヘッド。
【請求項１４】
前記第１磁性層と第３磁性層の磁化容易軸は前記積層構造の膜面に実質的に垂直であり、前記第１磁性層の磁化の向きは実質的に前記第３磁性層の磁化の向きとは逆向きであることを特徴とする請求項１１または１２記載の磁気ヘッド。
【請求項１５】
前記スピントルク発振子に電流が流れない状態における、前記第１乃至第３磁性層の磁化の向きは、前記積層構造の膜面に実質的に平行であることを特徴とする請求項１１または１２記載の磁気ヘッド。
【請求項１６】
前記スピントルク発振子は、第１磁場印加部と、第１磁性層と、中間層と、第２磁性層と、第２磁場印加部とがこの順で積層された積層構造を有し、
前記積層構造の膜面に直交する方向の対向する一対の側面のうちの一方の側面に対向して前記第１主磁極が配置され、前記一対の側面の他方の側面に対向して前記第２主磁極が配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項１７】
前記スピントルク発振子は、前記第２磁性層と前記第２磁場印加部との間に第３磁性層を備えていることを特徴とする請求項１６記載の磁気ヘッド。
【請求項１８】
前記バイアス層は反強磁性体であることを特徴とする請求項１６また１７記載の磁気ヘッド。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれかに記載の磁気ヘッドを備え、前記磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体に書き込みを行うことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項２０】
前記磁気記録媒体が、硬磁性材料で構成される磁気記録層と、前記磁気記録層に隣接する軟磁性材料の軟磁性層とを含むことを特徴とする請求項１９記載の磁気記録装置。
【請求項２１】
前記磁気記録媒体がディスクリートビットメディアであることを特徴とする，請求項１９に記載の磁気記録装置。
【請求項２２】
前記磁気記録媒体がディスクリートトラックメディアであることを特徴とする，請求項１９に記載の磁気記録装置。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００９−８０８７８（Ｐ２００９−８０８７８Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４８０４７（Ｐ２００７−２４８０４７）
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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