記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、及び磁気記録装置
【課題】 本発明の実施形態によれば、高周波磁界の発生効率が高い記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、及び磁気記録装置を提供することができる。
【解決手段】 第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた第１の磁性層と、前記第１の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第２の磁性層と、前記第２の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第１の中間層と、前記第１の中間層と前記第２の電極との間に設けられた第３の磁性層と、前記第２の電極の前記第３の磁性層が設けられた側とは反対側に設けられた主磁極と、を備え、前記第１の磁性層の飽和磁化と前記第１の磁性層の側面積との積は、前記第３の磁性層の飽和磁化と前記第３の磁性層の側面積との積よりも大きい。
【解決手段】 第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた第１の磁性層と、前記第１の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第２の磁性層と、前記第２の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第１の中間層と、前記第１の中間層と前記第２の電極との間に設けられた第３の磁性層と、前記第２の電極の前記第３の磁性層が設けられた側とは反対側に設けられた主磁極と、を備え、前記第１の磁性層の飽和磁化と前記第１の磁性層の側面積との積は、前記第３の磁性層の飽和磁化と前記第３の磁性層の側面積との積よりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、及び磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波磁界アシスト記録ヘッド（記録ヘッドともいう）を用いたアシスト記録は、高周波磁界及び記録磁界を高い磁気異方性を有する磁気記録媒体に重畳させることで、磁気記録媒体への記録を実現する技術である。
【０００３】
高周波磁界は、主に発振層及びスピン注入層から構成されるスピントルク発振素子（以下、ＳＴＯ（Ｓｐｉｎ Ｔｏｒｑｕｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）と称する。）へ通電することで発生する。これは、発振層の磁化が発振するからである。記録磁界は主磁極（magnetic pole）から発生する。
【０００４】
高周波磁界及び記録磁界を効率的に重畳させるためには、ＳＴＯと主磁極とを近づけて設けることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７７５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＳＴＯと主磁極とを近づけて設けると、ＳＴＯを構成する発振層から発生する高周波磁界が主磁極にも印加される。このため、主磁極の磁化がふらつき、エネルギー損失が生じる。このエネルギー損失のために、発振層の高周波磁界の発生効率が低減してしまう。
【０００７】
従って、高周波磁界を発生させるためには、ＳＴＯへ通電する駆動電流を増加させることが好ましい。しかしながら、駆動電流を増加させるとジュール発熱によりＳＴＯの温度が上昇してしまう。このために、ＳＴＯを構成する発振層の高周波磁界の発生効率が更に低減してしまう。
【０００８】
そこで本発明の実施形態は、高周波磁界の発生効率が高い記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、及び磁気記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る記録ヘッドは、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた第１の磁性層と、前記第１の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第２の磁性層と、前記第２の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第１の中間層と、前記第１の中間層と前記第２の電極との間に設けられた第３の磁性層と、前記第２の電極の前記第３の磁性層が設けられた側とは反対側に設けられた主磁極と、を備え、前記第１の磁性層の飽和磁化と前記第１の磁性層の側面積との積は、前記第３の磁性層の飽和磁化と前記第３の磁性層の側面積との積よりも大きいことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る記録ヘッドを示す図。
【図２】第１の実施形態を説明するための図。
【図３】第１の実施形態を説明するための図。
【図４】第１の実施形態を説明するための図。
【図５】第１の実施形態を説明するための図。
【図６】第１の実施例を説明するための図。
【図７】第１の実施例を説明するための図。
【図８】第１の比較例を説明するための図。
【図９】第１の比較例を説明するための図。
【図１０】第２の実施例を説明するための図。
【図１１】第２の実施例を説明するための図。
【図１２】第１の実施形態に係る変形例を示す図。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る記録ヘッドの全体図を示す図。
【図１４】第３の実施形態に係る磁気記録装置を示す図。
【図１５】第３の実施形態に係る磁気記録装置を示す図。
【図１６】第３の実施形態に係る磁気記録装置を示す図。
【図１７】第３の実施形態に係る磁気記録装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面を参照して、本発明の各実施形態を説明する。同じ符号が付されているものは同様のものを示す。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
（第１の実施形態）
【００１２】
図１は、高周波磁界アシスト記録ヘッド（以下、記録ヘッドと称する。）１０の基本構成を示す図である。
【００１３】
記録ヘッド１０は、主磁極２０と、主磁極２０に隣接して設けられたＳＴＯ３０と、ＳＴＯ３０の積層方向に対して通電する一対の電極４０、５０とを備えている。
【００１４】
ここで、図１に示すようにｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸はそれぞれ直交している。ｘ軸方向は積層方向を示し、ｙ軸方向及びｚ軸方向は積層方向に対して垂直な方向を示す。
【００１５】
ＳＴＯ３０は、第１の発振層（第１の磁性層）６０、第２の中間層７０、スピン注入層（第２の磁性層）２８０、第１の中間層９０、及び第２の発振層（第３の磁性層）１００からなる。
【００１６】
また、第１の発振層６０の飽和磁化と第１の発振層６０の側面積の積は、第２の発振層１００の飽和磁化と第２の発振層１００の側面積の積よりも大きい。飽和磁化とは、磁性体が持つ最大の磁荷の量を示す。側面積とは、ＳＴＯ３０の積層方向に対して垂直な方向を取り囲む面（側面）の面積を示す。
【００１７】
図２は、第１の発振層６０及び第２の発振層１００の飽和磁化と側面積との関係を説明する図である。図２は、説明を分かりやすくするために、ｙ軸方向からＳＴＯ３０を眺めた図を示している。
【００１８】
図２に示すように、ｚ軸方向において第１の発振層６０の磁化の向きと第２の発振層１００の磁化の向きは互いに反平行になっている。第１の発振層６０の磁化と第２の発振層１００の磁化が相互作用しているからである。スピン注入層２８０の磁化の向きは積層方向に対して平行になっている。
【００１９】
第１の発振層６０及び第２の発振層１００の側面にはそれぞれ、正・負の異なる磁荷が生じている。これを‘＋’と‘−’の記号で示している。第１の発振層６０と同じ側の側面において、第２の発振層１００は第１の発振層６０と異なる磁荷を帯びている。
【００２０】
ＳＴＯ３０が主磁極２０へ発生する高周波磁界は、第１の発振層６０の磁荷が主磁極２０へ発生する高周波磁界と第２の発振層１００の磁荷が主磁極２０へ発生する高周波磁界の合計であり、このＳＴＯ３０が主磁極２０へ発生する高周波磁界が、主磁極２０の磁化に影響を及ぼす。ＳＴＯ３０では、第２の発振層１００から主磁極２０への距離は、第１の発振層６０から主磁極２０への距離より小さい。このため、第２の発振層１００の単位磁荷が主磁極２０へ発生する高周波磁界は、第１の発振層６０の単位磁荷が主磁極２０へ発生する高周波磁界より、大きくなる。すなわち、第２の発振層１００の方が、第１の発振層６０より、効率的に主磁極２０へ高周波磁界を発生することができる。一方、第２の発振層１００の磁荷の合計は、第１の発振層６０の磁荷の合計よりも小さい。このため、第１の発振層６０の磁荷の合計が主磁極２０へ発生する高周波磁界と、第２の発振層１００の磁荷の合計が主磁極２０へ発生する高周波磁界は、符号が逆で同程度となり、第１の発振層６０及び第２の発振層１００のそれぞれから発生する高周波磁界強度はほぼ相殺される。このため、ＳＴＯ３０が主磁極２０へ発生する高周波磁界は、発振層が１層のみである場合に比べ、大きく減少することになる。よって、主磁極２０の磁化のふらつきを低減することができるので、安定した高周波磁界発振が可能となる。
【００２１】
さらに、ＳＴＯ３０が磁気記録媒体へ発生する磁界は、第１の発振層６０と磁荷が磁気記録媒体に発生する磁界と、第２の発振層１００が磁気記録媒体へ発生する磁界の合計となる。第１の発振層６０から磁気記録媒体への距離と、第２の発振層１００から磁気記録媒体への距離は、ほぼ同等である。このため、第１の発振層６０の単位磁荷が磁気記録媒体へ発生する磁界は、第２の発振層１００の単位磁荷が磁気記録媒体へ発生する磁界は、ほぼ同等となる。磁気記録媒体に対して第１の発振層６０の磁荷の量と第２の発振層１００の磁荷の量が異なるために、第１の発振層６０及び第２の発振層１００から発生する高周波磁界の強度が異なる。よって、第１の発振層６０及び第２の発振層１００のそれぞれから発生する高周波磁界の強度が相殺されないので、磁気記録媒体に対して効率よく高周波磁界を発生することができる。なお、第１の発振層６０の側面積が第２の発振層１００の側面積よりも大きい場合には、第１の発振層６０及び第２の発振層１００に用いる材料を調整する。すなわち、第１の発振層６０の飽和磁化が第２の発振層１００の飽和磁化よりも小さな材料を用いる。
【００２２】
なお、第２の中間層７０はなくてもよい。このことにより、スピン注入層２８０の磁化と第１の発振層６０の磁化とが交換結合することになる。その結果、外部磁界、反磁界、および、交換結合磁界の合計で表される有効磁界が、第１の発振層６０のx軸方向にて増加する。発振周波数は、第１の発振層６０の有効磁界のx軸方向成分に比例する。このため、第２の中間層７０を除くことにより、主磁極２０からの磁界が同一であっても、より高い周波数で第１の発振層６０を発振させることができる。その結果、共鳴周波数が高い媒体、すなわち、異方性エネルギーが高い媒体に記録が可能となり、さらなる高記録密度が可能となる。
【００２３】
第１の発振層６０には、軟磁性体材料又は垂直磁気異方性を有する材料を用いることができる。
【００２４】
軟磁性体材料としては、例えばＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＣｏＳｉ、ＮｉＦｅ、ＦｅＮ、又はＣｏＮｉＦｅ等のＦｅ又はＣｏを１つ以上含む合金を用いることができる。軟磁性体材料としては、他にも例えばＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＦｅＡｌＳｉ、ＣｏＭｎＡｌ、ＣｏＭｎＧａＳｎ、ＣｏＭｎＧａＧｅ、ＣｏＣｒＦｅＳｉ、又はＣｏＦｅＣｒＡｌ等のホイッスラー合金を用いることができる。軟磁性体材料の磁歪を調整するために、Ｎｂ、Ｂ、Ｇｅ、又はＮｉ等を添加してもよい。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｂｃｃ（ｂｏｄｙ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１０＞方向の結晶配向性を有することが望ましい。このような積層方向により、軟磁性特性を維持したまま、スピントルク特性を改善し、安定な発振が可能となる。
【００２５】
垂直磁気異方性を有する材料としては、例えばＣｏ又はＦｅの何れかとＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｂ、又はＳｍから選択される少なくとも一つの元素との合金を用いることができる。垂直磁気異方性を有する材料としては、他にも例えばＣｏ／Ｎｉ、Ｃｏ／Ｐｔ、又はＣｏ／Ｐｄ等の人工格子、ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ等のＣｏＰｔ系の材料、ＴｂＦｅＣｏ又はＣｏＳｍ等のＲＥ−ＴＭ合金系の材料を用いることができる。これらの材料は、積層方向に対して平行な方向に磁化容易軸を有する一軸異方性の材料である。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｈｃｐ（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｃｌｏｓｅ ｐａｃｋｅｄ）の＜０００１＞方向の結晶配向性を有する。
【００２６】
人工格子とは、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の膜厚で２層以上４層以下繰り返して積層したものを示す。例えば、Ｃｏ／Ｎｉと表記されている場合には、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下のＣｏ層、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下のＮｉ層、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下のＣｏ層、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下のＮｉ層と順に繰り返して積層したものを示す。なお、積層順は、Ｎｉ層が先であってもよい。
【００２７】
ＲＥとは、希土類金属である。ＲＥは、例えばＧｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、又はＴｍを示す。ＴＭとは、遷移金属である。ＴＭは、例えばＦｅ、Ｃｏ、又はＮｉを示す。ＲＥ−ＴＭ合金系とは、具体的には、ＧｄＦｅｘ、ＤｙＦｅｙ、ＨｏＦｅｙ、ＥｒＦｅｙ、ＴｍＦｅｘ、ＧｄＣｏｙ（ｘは２〜３、ｙは２〜４）のいずれかである。
【００２８】
第１の発振層６０は、軟磁性体材料の層と垂直磁気異方性を有する材料の層とを組み合わせて積層してもよい。このようにすることで、第１の発振層６０の垂直磁気異方性を調整することができる。その結果、主磁極２０からの磁界に応じた第１の発振層６０の垂直磁気異方性を調整できるので、ＳＴＯ３０へ通電する駆動電流を最小に抑え、安定した高周波磁界発振が可能となる。
【００２９】
第１の発振層６０は、主磁極２０から磁界が印加され、駆動電流が通電されることで発振する。その結果、安定した高周波磁界を磁気記録媒体に印加することができるので、良好な高周波磁界アシスト記録ができる。また、第１の発振層６０の保磁力は、主磁極２０から印加される磁界よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、記録時の極性によらず、安定した高周波磁界発振ができる。その結果、高記録ビットエラーレートを実現することができる。
【００３０】
スピン注入層２８０には、垂直磁気異方性を有する材料を用いることができる。
【００３１】
垂直磁気異方性を有する材料としては、例えばＦｅ又はＣｏの何れかとＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｂ、及びＳｍから選択される少なくとも一つの元素との合金を用いることができる。垂直磁気異方性を有する材料としては、他にも例えばＣｏ／Ｎｉ、Ｃｏ／Ｐｔ、又はＣｏ／Ｐｄ等の人工格子、ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ等のＣｏＰｔ系の材料、ＴｂＦｅＣｏ又はＣｏＳｍ等のＲＥ−ＴＭ合金系の材料を用いることができる。これらの材料は、積層方向に対して平行な方向に磁化容易軸を有する一軸異方性の材料である。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｈｃｐ（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｃｌｏｓｅ ｐａｃｋｅｄ）の＜０００１＞方向の結晶配向性を有する。
【００３２】
このような材料を用いると、スピン注入層２８０の磁化は、ＳＴＯ３０に通電した際に発生する第１の発振層６０からのスピントルクの影響を受けない。よって、スピン注入層２８０の磁化を積層方向に対して平行な方向に安定して固定することができる。スピン注入層２８０の磁化が安定しているために、スピン注入層２８０での駆動電流のエネルギー損失を低減できる。その結果、小さな駆動電流で安定した高周波磁界発振が可能となる。
【００３３】
また、スピン注入層２８０の保磁力は、主磁極２０から印加される磁界よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、スピン注入層２８０の磁化方向は、主磁極２０から印加される磁界の向きによらず、主磁極２０から印加される磁界と常に平行となり、記録時の極性によらず、安定した高周波磁界発振ができる。スピン注入層２８０の保磁力は、第１の発振層６０及び第２の発振層１００の保磁力よりも大きい。
【００３４】
スピン注入層２８０は、垂直磁気異方性を有する材料の層と第１の発振層６０に用いる軟磁性体材料の層とを組み合わせて積層してもよい。このようにすることで、スピン注入層２８０の飽和磁化、異方性磁界、及びスピントルク効率を調整することができる。また、軟磁性体材料の層が第２の中間層７０側に設けられている場合には、スピントルク効率を上げることができるので、ＳＴＯ３０へ通電する駆動電流を最小に抑えることができる。また、主磁極２０の磁界反転時のスピン注入層２８０の磁化反転の遅れを低減することが可能となる。その結果、記録ビットエラーレートの低減を実現することができる。
【００３５】
第２の発振層１００には、第１の発振層６０に用いる材料と同等の軟磁性体材料を用いることができる。
【００３６】
軟磁性体材料としては、例えばＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＣｏＳｉ、ＮｉＦｅ、ＦｅＮ、又はＣｏＮｉＦｅ等のＦｅ又はＣｏを１つ以上含む合金を用いることができる。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｂｃｃ（ｂｏｄｙ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１０＞方向の結晶配向性を有することが望ましい。このような積層方向により、軟磁性特性を維持したまま、スピントルク特性を改善し、安定な発振が可能となる。
【００３７】
第２の発振層１００に軟磁性体材料を用いることで、第２の発振層１００の磁化は第１の発振層６０から発生した高周波磁界によって容易に磁化される。つまり、第１の発振層６０の磁化の向きが、第２の発振層１００の磁化の向きと反平行の状態を維持しつつ、第１の発振層６０及び第２の発振層１００が同時に高周波磁界を発生する。この結果、第１の発振層６０の磁化が主磁極２０に対して作る高周波磁界と、第２の発振層１００の磁化が主磁極２０に対して作る高周波磁界とが互いに打ち消しあう。つまり、第２の発振層１００が無い場合として比較して、主磁極２０内での高周波磁界の強度は大きく減少する。従って、ＳＴＯ３０から発生する高周波磁界の影響を主磁極２０が受けにくくなるので、主磁極２０でのエネルギー損失を低減できる。その結果、小さな駆動電流で安定した高周波磁界発振が可能となる。
【００３８】
また、第２の発振層１００の保磁力は、主磁極２０から印加される磁界よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、記録時の極性によらず、安定した高周波磁界発振ができる。
【００３９】
スピントルクには、正のスピントルクと負のスピントルクとがある。正のスピントルクは、磁性体のマジョリティスピン電子を伝導電子として用いるときに生じる。マジョリティスピン電子とは、磁化と同一方向を向いた角運動量のスピン電子を言う。この場合、透過の正のスピントルクの向きは磁性体の磁化と同一方向となり、反射の正のスピントルクの向きは磁性体の磁化の逆方向となる。また、負のスピントルクは磁性体のマイノリティスピン電子を伝導電子として用いたときに生じる。マイノリティスピン電子とは、磁化とは逆方向を向いた角運動量のスピン電子をいう。この場合、透過の負のスピントルクの向きは磁性体の磁化の向きと逆方向となり、反射の負のスピントルクの向きは磁性体の磁化と同一方向となる。なお、また、一般的に断りがなければ、スピントルクとは正のスピントルクのことを指す。
【００４０】
また、中間層材料にＣｒ、Ｒｕ等を用いることでマイノリティスピン電子を伝導電子として用いることができる。
【００４１】
図３は、ＳＴＯ３０の動作原理を説明する図である。
【００４２】
図３（Ａ）は、駆動電流が流れていない状態を示す。図３（Ｂ）は、駆動電流を流した状態を示す。なお、駆動電流ではなく伝導電子で説明する。伝導電子は駆動電流の流れる向きに対して逆向きである。
【００４３】
図３（Ａ）に示すように、伝導電子が流れていない状態では、第１の発振層６０、スピン注入層２８０、及び第２の発振層１００の磁化は主磁極２０からの磁界の向きと平行になっている。これは、第１の発振層６０、スピン注入層２８０、及び第２の発振層１００の保磁力が主磁極２０からの磁界よりも小さいからである。
【００４４】
Ｃｕ等のスピン拡散長が長い材料を第２の中間層７０に用いると、図３（Ｂ）に示すように、伝導電子が流れている状態では、第１の発振層６０は、スピン注入層２８０で反射した伝導電子のスピントルク６１を受ける。このとき、スピントルク６１は、スピン注入層２８０の磁化の向きと逆になる。これは、第１の発振層６０に対しスピン注入層２８０から反射の正のスピントルクが生じているからである。従って、主磁極２０からの磁界と、スピントルク６１とが逆向きなので第１の発振層６０は発振する。
【００４５】
Ｔａ等のスピン拡散長が短い材料を第１の中間層６０に用い、膜厚を厚くすることで、スピン注入層２８０の磁化の情報は、第１の中間層９０中で失われ、第２の発振層１００はスピントルクを受けない。従って、第２の発振層１００の磁化は、第１の発振層６０で発生した高周波磁磁界を受けて発振する。この際、第２の発振層１００の磁化と、第１の発振層６０の磁化は、略反平行を保ちつつ発振する。
【００４６】
図４は、第１の中間層９０にてマイノリティスピン電子を伝導電子として用いた場合のＳＴＯ３０の動作原理を説明する図である。かかる場合には、第２の発振層１００とスピン注入層２８０との間に負のスピントルクが生じる。
【００４７】
図４（Ａ）に示すように、伝導電子が流れていない状態では、第１の発振層６０、スピン注入層２８０、及び第２の発振層１００の磁化は主磁極２０からの磁界の向きと平行になっている。これは、第１の発振層６０、スピン注入層２８０、及び第２の発振層１００の保磁力が主磁極２０からの磁界よりも小さいからである。
【００４８】
Ｃｕ等のスピン拡散長が長い材料を第２の中間層７０に用いると、図４（Ｂ）に示すように、伝導電子が流れている状態では、第１の発振層６０は、スピン注入層２８０で反射した伝導電子のスピントルク６２を受ける。このとき、スピントルク６２は、スピン注入層２８０の磁化の向きと逆になる。これは、第１の発振層６０に対しスピン注入層２８０から反射の正のスピントルクが生じているからである。従って、主磁極２０からの磁界と、スピントルク６２と逆向きなので第１の発振層６０は発振する。
【００４９】
Ｃｒ、Ｒｕ等のマイノリティスピン電子が伝導電子となる材料を第１の中間層６０に用いると、第２の発振層１００は、スピン注入層２８０の磁化の情報を透過した伝導電子のスピントルク１０２を受ける。このとき、スピントルク１０２は、スピン注入層２８０の磁化の向きと逆になる。これは、第２の発振層１００に対しスピン注入層２８０から透過の負のスピントルクが生じているからである。従って、主磁極２０からの磁界と、スピントルク１０２と逆向きなので第２の発振層１００は発振する。この際、第１の発振層６０で発生した高周波磁界を受けるため、第２の発振層１００の磁化と、第１の発振層６０の磁化は、略反平行を保ちつつ発振する。
【００５０】
このように、第１の中間層９０においてマイノリティスピン電子を伝導電子として用いることで、第２の発振層１００は、第１の発振層６０からの高周波磁界とスピン注入層２８０からのスピントルク１０２の２つの効果により高効率で発振させることができる。従って、ＳＴＯ３０に通電する駆動電流を小さくすることができるので、安定した高周波磁界発振ができる。
【００５１】
第１の中間層９０には、スピン拡散長が短い材料を用いることができる。
【００５２】
スピン拡散長が短い材料としては、例えばＲｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、又はＴａを用いることができる。これらの材料を組み合わせて用いても良い。第１の中間層９０に、スピン拡散長が短い材料を用いることで、第１の中間層９０が薄い場合にも、スピン注入層２８０からの正のスピントルクの影響を抑制することが可能となる。よって、第１の中間層９０の膜厚を薄くすることができので、ＳＴＯ３０の大きさを小さくすることができる。したがって、ＳＴＯ３０の加工時間を短くすることができるので、ＳＴＯ３０の形状のバラツキを減らすことができる。
【００５３】
また、第２の発振層１００に負のスピントルクを利用させて発振させる場合には、第１の発振層６０に用いる材料と同等の磁性体のマジョリティスピン電子が伝導電子である材料を第２の発振層１００に用い、Ｃｒ又はＲｕのような負のスピントルクを効率よく伝達できる材料を第１の中間層９０に用いることが好ましい。なお、Ｒｕのスピン拡散長は短いので、Ｒｕの膜厚は十分薄くする必要がある。この結果、ＳＴＯ３０に通電する駆動電流を小さくすることができるので、安定した高周波磁界発振をすることができる。
【００５４】
磁性体のマジョリティスピン電子が伝導電子である材料としては、例えばＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＣｏＳｉ、ＮｉＦｅ、ＦｅＮ、又はＣｏＮｉＦｅ等のＦｅ又はＣｏを１つ以上含む合金を用いることができる。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｂｃｃ（ｂｏｄｙ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１０＞方向の結晶配向性を有することが望ましい。このような積層方向により、軟磁性特性を維持したまま、スピントルク特性を改善し、安定な発振が可能となる。
【００５５】
さらにまた、第２の発振層１００に負のスピントルクを利用させて発振させる場合には、Ｆｅ４Ｎのような磁性体のマイノリティスピン電子が伝導電子である材料を第２の発振層１００に用い、Ｃｕ、Ａｇ、又はＡｕのような正のスピントルクを効率よく伝達できる材料を第１の中間層９０に用いることが好ましい。この結果、ＳＴＯ３０に通電する駆動電流を小さくすることができるので、安定した高周波磁界発振をすることができる。
【００５６】
磁性体のマイノリティスピン電子が伝導電子である材料としては、例えばＦｅ４Ｎを含む合金を用いることができる。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｂｃｃ（ｂｏｄｙ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１０＞方向の結晶配向性を有することが望ましい。このような積層方向により、軟磁性特性を維持したまま、スピントルク特性を改善し、安定な発振が可能となる。
【００５７】
第２の中間層７０には、スピン拡散長が長い材料を用いることができる。第２の中間層７０の膜厚を調整することで、スピントルク効率を下げることなく、第２の中間層７０は、第１の発振層６０とスピン注入層２８０との交換結合を調整することができる。
【００５８】
スピン拡散長が長い材料としては、例えばＣｕ、Ａｇ、又はＡｕを用いることができる。これらの元素を組み合わせて合金として用いてもよい。第２の中間層７０にこのような材料を用いると、第１の発振層６０及びスピン注入層２８０で発生したスピントルクを効率的に伝達することができる。
【００５９】
また、図５に示すように、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁体７１を母材とし、電流パス７２をスピン拡散長が長い材料とする電流狭窄構造とすることもできる。第２の中間層９０に、電流狭窄構造を用いることで、スピントルク効率を保ったまま、高効率で第１の発振層６０を発振させることができる。その結果、ＳＴＯ３０に通電する駆動電流を小さくすることができるので、安定した高周波磁界を発生させることができる。すなわち、小さな駆動電流で安定した高周波磁界アシスト記録をすることができる。なお、電流パス７２の材料としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の非磁性体、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏを１種類以上含む合金からなる磁性体を用いることができる。
（第１の実施例）
【００６０】
Ｍａｃｒｏ ｓｐｉｎ ｍｏｄｅｌを用いて、主磁極のＳＴＯと対向する面（主磁極面）と磁気記録媒体の磁気記録ヘッドに対向する面（ＡＢＳ）におけるＳＴＯからの高周波磁界を計算した。
【００６１】
図６は、ＳＴＯからの高周波磁界を計算するために用いた構成を示す。第１の発振層の材料をＦｅＣｏＡｌ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×１３．３ｎｍ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を１．５Ｔとした。第２の中間層の材料をＣｕ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×２ｎｍとした。スピン注入層の材料をＣｏ／Ｎｉの人工格子、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×１０ｎｍとした。第１の中間層の材料をＲｕ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×３ｎｍとした。第２の発振層をＦｅＣｏＡｌ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×２ｎｍ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を１．５Ｔとした。ＡＢＳとＳＴＯとの距離を２０ｎｍとした。第１の発振層と主磁極との距離を２５ｎｍとした。
【００６２】
図７は、主磁極面及びＡＢＳでのＳＴＯからの高周波磁界の強度を示す図である。線上に高周波磁界の大きさ（Ｏｅ）を示す。
【００６３】
図７（Ａ）において、縦軸はｚ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、縦軸はＡＢＳからの距離に対応している。点線で囲まれた領域は、ＳＴＯを積層方向から眺めたときの形状に対応している。横軸に対して平行に引かれた点線は、ＡＢＳを示す。また、高周波磁界の強度はｘ軸方向（ダウントラック方向：磁気記録媒体のトラック方向）の成分のみを検出している。図７（Ａ）からわかるように、高周波磁界強度は一様に広がっていることがわかる。また、高周波磁界の強度は最大で１５０Ｏｅであった。
【００６４】
図７（Ｂ）において、縦軸はｚ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、縦軸はＡＢＳからの距離に対応している。点線で囲まれた領域は、ＳＴＯを積層方向から眺めたときの形状に対応している。横軸に対して平行に引かれた点線は、ＡＢＳを示す。また、高周波磁界の強度はｙ軸方向（クロストラック方向：磁気記録媒体のトラックを横切る方向）の成分のみを抽出している。図７（Ｂ）からわかるように、高周波磁界強度はｚ軸方向に広がっていることがわかる。これは、ｙ軸方向のみの高周波磁界成分を検出しているからである。また、高周波磁界の強度は最大で１５０Ｏｅであった。
【００６５】
図７（Ｃ）において、縦軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｘ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、ｘ軸とｙ軸は磁気記録媒体面に対応している。点線で囲まれた領域は、第１の発振層（ＦＧＬ１と表記）を磁気記録媒体から眺めたときの形状に対応している。高周波磁界強度は、ｘｙ平面成分から＋ｚ軸方向（磁気記録媒体面に対し垂直方向）の円偏光磁界の成分のみを抽出している。また、高周波磁界の強度は最大で３００Ｏｅであった。
（第１の比較例）
【００６６】
Ｍａｃｒｏ ｓｐｉｎ ｍｏｄｅｌを用いて、主磁極のＳＴＯと対向する面（主磁極面：pole plane）と磁気記録媒体の磁気記録ヘッドに対向する面（ＡＢＳ）におけるＳＴＯからの高周波磁界を計算した。
【００６７】
図８は、ＳＴＯからの高周波磁界を計算に用いた条件を示す。第１の発振層の材料をＦｅＣｏＡｌ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×１３．３ｎｍ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を１．５Ｔとした。第２の中間層の材料をＣｕ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×２ｎｍとした。スピン注入層の材料をＣｏ／Ｎｉの人工格子、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×１０ｎｍとした。第１の発振層と主磁極との距離を２５ｎｍとした。
【００６８】
第１の比較例は、第１の中間層及び第２の発振層が設けられていない点が第１の実施例と異なる。
【００６９】
図９は、主磁極面及びＡＢＳでのＳＴＯからの高周波磁界の強度を示す図である。線上に高周波磁界の大きさ（Ｏｅ）を示す。
【００７０】
図９（Ａ）において、縦軸はｚ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、縦軸はＡＢＳからの距離に対応している。点線で囲まれた領域は、ＳＴＯを積層方向から眺めたときの形状に対応している。横軸に対して平行に引かれた点線は、ＡＢＳを示す。また、高周波磁界の強度はｘ軸方向（ダウントラック方向：磁気記録媒体のトラック方向）の成分のみを検出している。図９（Ａ）からわかるように、高周波磁界強度は一様に広がっていることがわかる。また、高周波磁界の強度は最大で３００Ｏｅであった。第１の実施例では、高周波磁界の強度は最大で１５０Ｏｅであった。よって、主磁極上の高周波磁界の強度が第１の比較例の２分の１になっている。磁化の揺らぎの振幅は、印加される高周波磁界の強度にほぼ比例する。また、磁化の揺らぎによるエネルギー損失は磁化の揺らぎの振幅の２乗に比例する。よって、第１の実施例での磁化の揺らぎによるエネルギー損失は、第１の比較例の磁化の揺らぎによるエネルギー損失の４分の１となっている。
【００７１】
図９（Ｂ）において、縦軸はｚ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、縦軸はＡＢＳからの距離に対応している。点線で囲まれた領域は、ＳＴＯを積層方向から眺めたときの形状に対応している。横軸に対して平行に引かれた点線は、ＡＢＳを示す。また、高周波磁界の強度はｙ軸方向（クロストラック方向：磁気記録媒体のトラックを横切る方向）の成分のみを抽出している。図９（Ｂ）からわかるように、高周波磁界強度はｚ軸方向に広がっていることがわかる。これは、ｙ軸方向のみの高周波磁界成分を検出しているからである。また、高周波磁界の強度は最大で２５０Ｏｅであった。クロストラック方向においても、第１の実施例での磁化の揺らぎによるエネルギー損失は、第１の比較例の磁化の揺らぎによるエネルギー損失よりも少なくなっていることが分かる。
【００７２】
図９（Ｃ）において、縦軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｘ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、ｘ軸とｙ軸は磁気記録媒体面に対応している。点線で囲まれた領域は、第１の発振層（ＦＧＬ１と表記）を磁気記録媒体から眺めたときの形状に対応している。高周波磁界強度は、ｘｙ平面成分から＋ｚ軸方向（磁気記録媒体面に対し垂直方向）の円偏光磁界の成分のみを抽出している。また、高周波磁界の強度は最大で３００Ｏｅであった。第１の比較例の磁気記録媒体面での高周波磁界強度は、第１の実施例と同じである。よって、第１の実施例に係るＳＴＯを用いることで、磁気記録媒体面での高周波磁界強度を維持しつつ、主磁極への磁化のふらつきを低減することができることがわかる。
（第２の実施例）
【００７３】
Ｍａｃｒｏ ｓｐｉｎ ｍｏｄｅｌを用いて、第１の発振層６０と第２の発振層１００との距離、及び第２の発振層１００の膜厚を変えたときの主磁極２０に印加されるＳＴＯからの高周波磁界強度を計算した。
【００７４】
図１０は、ＳＴＯからの高周波磁界を計算するために用いた構成を示す。第１の発振層の材料をＦｅＣｏＡｌ、膜厚を１３．３ｎｍ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を１．５Ｔとした。第１の発振層と主磁極との距離を２５ｎｍとした。
第２の発振層をＦｅＣｏＡｌ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を１．５Ｔとした。
【００７５】
図１１は、主磁極に印加されるＳＴＯからの高周波磁界の強度を示す図である。線上に高周波磁界の大きさ（Ｏｅ）を示す。
【００７６】
図１１（Ａ）・（Ｂ）において、縦軸は、第２の発振層の膜厚（ｎｍ）を示し、横軸は第１の発振層（ＦＧＬ１と表記）と第２の発振層（ＦＧＬ２と表記）との距離（ｎｍ）を示す。横軸に平行に引かれた点線は第１の発振層の膜厚（１３．３ｎｍの位置）を示す。図１１（Ａ）は、高周波磁界強度のｘ軸成分のみを検出し、図１１（Ｂ）は、高周波磁界強度のｙ軸成分のみを検出している。
【００７７】
例えば、第１の発振層と第２の発振層との距離を１０ｎｍとすると、第２の発振層の膜厚は主磁極に印加される高周波磁界強度がもっとも弱い場所が好ましいことがわかる。また、図１１（Ａ）から第１の発振層と第２の発振層との距離を長くすればするほど、第２の発振層の膜厚を薄くすることがわかる。これは、第１の発振層と比べて、第２の発振層が主磁極に近いために第２の発振層から発生する高周波磁界が効率的に印加されるためである。
【００７８】
また、例えば、第１の発振層と第２の発振層の形状が直方体で無い場合には、第１の発振層の側面積よりも第２の発振層の側面積が小さくなりうる。かかる場合には、第１の発振層の飽和磁化と側面積との積が、第２の発振層の飽和磁化と側面積との積よりも大きくなるようにする。
【００７９】
また、図１２に示すように、第３の中間層２１０を電極５０と主磁極２０との間に備えていても良い。第３の中間層２１０は、主磁極２０と第２の発振層１００との交換結合を弱めることができる。これにより、第２の発振層１００の磁化は、主磁極２０の磁化方向に依存せずに磁化することが可能となり、第１の発振層６０からの磁界方向に磁化しやすくなる。この結果、第２の発振層１００の磁化と、第１の発振層６０の磁化とは、より安定に反平行を保つことができる。第３の中間層２１０は、第２の中間層７０と同じ材料、もしくは第１の中間層９０と同じ材料を用いることができる。この場合、第３の中間層２１０と電極５０とが入れ替わっていても良い。また、第３の中間層２１０が電極として働くこともできる。
（第２の実施形態）
【００８０】
図１３は本実施形態に係わる記録ヘッド１０の全体図を示す図である。
【００８１】
記録ヘッド１０は、再生ヘッド部１１と、書き込みヘッド部１２とを備える。再生ヘッド部１１は磁気シールド層１３と、磁気シールド層１４と、磁気再生素子１５とを有する。磁気再生素子１５は磁気シールド層１３と磁気シールド層１４との間に設けられる。
【００８２】
書き込みヘッド部１２は主磁極２０と、シールド１６（リターンパス）と、励磁コイル１７と、ＳＴＯ３０とを有する。再生ヘッド部１１を構成する各要素、及び書き込みヘッド部１２を構成する各要素は、アルミナ、酸化ケイ素等の絶縁体（図示せず）により分離される。なお、主磁極２０とシールド１６は、ＳＴＯ３０と反対側の隣接部（バックギャップ部）にて、アルミナ、酸化ケイ素等の絶縁体、もしくは、フェライト等の高抵抗率材料等で、分離されている。これにより、主磁極２０およびシールド６１に電圧を印加した際に、効率的にＳＴＯ３０に駆動電流を通電することができる。
【００８３】
ＳＴＯ３０は、主磁極２０とシールド１６に挟まれている。すなわち、電極４０の第１の発振層６０が設けられていない側にシールド１６が設けられている。
【００８４】
磁気再生素子１５としては、ＧＭＲ素子やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｒｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子などを利用することができる。再生分解能をあげるために、磁気再生素子１５は磁気シールド層１３、１４の間に設けられる。
【００８５】
磁気記録媒体８０は、媒体基板８２とその上に設けられた磁気記録層８１とを有する。書き込みヘッド部１２から印加される磁界により磁気記録層８１の記録磁化８４が所定の方向に制御され、書き込みがなされる。再生ヘッド部１１は、磁気記録層８１の記録磁化８４の方向を読み取る。矢印８５は、媒体の移動方向を示す。
（第３の実施形態）
【００８６】
図１４は、第３の実施形態に係る磁気記録装置１５０を示す図である。図１５は、第３の実施形態に係る磁気記録装置１５０の一部を示す図である。
【００８７】
図１４に示すように、磁気記録装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ４に装着され、駆動装置制御部（図示せず）からの制御信号に応答するモータ（図示せず）により矢印Ａの方向に回転する。磁気記録装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えたものとしても良い。
【００８８】
記録用媒体ディスク１８０に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダー３は、既に説明したような構成を有し、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダー３は、例えば、磁気記録ヘッド１１０（記録ヘッド１０に相当）のいずれかをその先端付近に搭載している。
【００８９】
記録用媒体ディスク１８０が回転すると、サスペンション１５４による押付け圧力とヘッドスライダー３の媒体対向面（ＡＢＳともいう）で発生する圧力とがつりあい、ヘッドスライダー３の媒体対向面は、記録用媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。なお、ヘッドスライダー３が記録用媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」としても良い。
【００９０】
サスペンション１５４は、駆動コイル（図示せず）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駆動コイル（図示せず）と、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とから構成することができる。
【００９１】
アクチュエータアーム１５５は、軸受部１５７の上下２箇所に設けられたボールベアリング（図示せず）によって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。その結果、磁気記録ヘッドを記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動できる。
【００９２】
図１５（ａ）は、磁気記録装置の一部の構成を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ１６０の拡大斜視図である。
【００９３】
また、図１５（ｂ）は、ヘッドスタックアセンブリ１６０の一部となる磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８を例示する斜視図である。
【００９４】
図１５（ａ）に示すように、ヘッドスタックアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、この軸受部１５７から延出したヘッドジンバルアセンブリ１５８と、軸受部１５７からＨＧＡと反対方向に延出していると供にボイスコイルモータのコイル１６２を支持した支持フレーム１６１を有している。
【００９５】
また、図１５（ｂ）に示すように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延出したアクチュエータアーム１５５と、アクチュエータアーム１５５から延出したサスペンション１５４と、を有している。
【００９６】
サスペンション１５４の先端には、ヘッドスライダー３が取り付けられている。そして、ヘッドスライダー３には、磁気記録ヘッドのいずれかが搭載される。
【００９７】
すなわち、磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、磁気記録ヘッドと、前記磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダー３と、ヘッドスライダー３を一端に搭載するサスペンション１５４と、サスペンション１５４の他端に接続されたアクチュエータアーム１５５と、を備える。
【００９８】
サスペンション１５４は、信号の書き込み及び読み取り用、浮上量調整のためのヒータ用、スピントルク発振子用のリード線（図示せず）を有し、このリード線とヘッドスライダー３に組み込まれた磁気記録ヘッド１１０の各電極とが電気的に接続される。また、電極パッド（図示せず）が、ヘッドジンバルアセンブリ１５８に設けられる。本具体例においては、電極パッドは８個設けられる。すなわち、主磁極２０のコイル用の電極パッドが２つ、磁気再生素子７１用の電極パッドが２つ、ＤＦＨ用の電極パッドが２つ、ＳＴＯ３０用の電極パッドが２つ、設けられる。
【００９９】
そして、磁気記録ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う、信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、例えば、図１４に例示した磁気記録装置１５０の図面中の背面側に設けられる。信号処理部１９０の入出力線は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の電極パッドに接続され、磁気記録ヘッドと電気的に結合される。
【０１００】
このように、磁気記録装置１５０は、磁気記録媒体と、上記の磁気記録ヘッドと、磁気記録媒体と磁気記録ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動部と、磁気記録ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合せする位置制御部と、磁気記録ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。
【０１０１】
すなわち、上記の磁気記録媒体として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。
【０１０２】
上記の可動部は、ヘッドスライダー３を含むことができる。
【０１０３】
また、上記の位置制御部は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含むことができる。
【０１０４】
すなわち、磁気記録装置１５０は、磁気記録媒体と、磁気ヘッドアセンブリと、前記磁気ヘッドアセンブリに搭載された前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。
【０１０５】
磁気記録装置１５０によれば、上記の磁気記録ヘッドを用いることで、記録密度を高めた高周波磁界アシスト記録を可能とする磁気記録装置が提供できる。
【０１０６】
なお、磁気記録装置において、ＳＴＯ３０は、主磁極２０のトレーリング側に設けることができる。この場合は、磁気記録媒体８０の磁気記録層８１は、まず、主磁極２０に対向し、その後でＳＴＯ３０に対向する。
【０１０７】
また、磁気記録装置において、ＳＴＯ３０は、主磁極２０のリーディング側に設けることができる。この場合は、磁気記録媒体８０の磁気記録層８１は、まず、ＳＴＯ３０に対向し、その後で主磁極２０に対向する。
【０１０８】
以下、磁気記録装置に用いることができる磁気記録媒体について説明する。
【０１０９】
図１６は、磁気記録装置の磁気記録媒体の構成を例示する模式的斜視図である。
【０１１０】
図１６に示すように、磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体８０は、非磁性体８７（あるいは空気）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８６（記録トラックともいう）を有する。この磁気記録媒体８０がスピンドルモータ４により回転され、媒体移動方向８５に向けて移動する際に、磁気記録ヘッドのいずれかが設けられ、これにより、記録磁化８４を形成することができる。
【０１１１】
このように、磁気記録装置においては、磁気記録媒体８０は、隣接し合う記録トラック同士が非磁性部材を介して形成されたディスクリートトラック媒体とすることができる。
【０１１２】
ＳＴＯ３０の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック８６の幅（ＴＷ）以上で、かつ記録トラックピッチ（ＴＰ）以下とすることによって、ＳＴＯ３０から発生する漏れ高周波磁界による隣接記録トラックの保磁力低下を大幅に抑制することができる。このため、本具体例の磁気記録媒体８０では、記録したい記録トラック８６のみを効果的に高周波磁界アシスト記録することができる。
【０１１３】
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、狭記録トラックすなわち高記録トラック密度の高周波アシスト記録装置を実現することが容易になる。また、高周波磁界アシスト記録方式を利用し、さらに従来の磁気記録ヘッドでは書き込み不可能なＦｅＰｔやＳｍＣｏ等の高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の媒体磁性材料を用いることによって、媒体磁性粒子をナノメートルのサイズまでさらに微細化することが可能となり、線記録密度方向（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。
【０１１４】
磁気記録装置によれば、ディスクリート型の磁気記録媒体８０において、高い保磁力を有する磁気記録層に対しても確実に記録することができ、高密度かつ高速の磁気記録ができる。
【０１１５】
図１７は、磁気記録装置の別の磁気記録媒体の構成を例示する模式的斜視図である。
【０１１６】
図１７に示すように、磁気記録装置に用いることができる別の磁気記録媒体８０は、非磁性体８７により互いに分離された磁気記録媒体リートビット８８を有する。この磁気記録媒体８０がスピンドルモータ４により回転され、媒体移動方向８５に向けて移動する際に、磁気記録ヘッドにより、記録磁化８４を形成することができる。
【０１１７】
このように、磁気記録装置においては、磁気記録媒体８０は、非磁性部材を介して孤立した記録磁性ドットが規則的に配列形成されたディスクリートビット媒体とすることができる。
【０１１８】
磁気記録装置によれば、ディスクリート型の磁気記録媒体８０において、高い保磁力を有する磁気記録層に対しても確実に記録することができ、高密度かつ高速の磁気記録ができる。
【０１１９】
この具体例においても、ＳＴＯ３０の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック８６の幅（ＴＷ）以上で、かつ記録トラックピッチ（ＴＰ）以下とすることによって、ＳＴＯ３０から発生する漏れ高周波磁界による隣接記録トラックの保磁力低下を大幅に抑制することができるため、記録したい記録トラック８６のみを効果的に高周波磁界アシスト記録することができる。本具体例を用いれば、使用環境下での熱揺らぎ耐性を維持できる限りは、磁気記録媒体リートビット８８の高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）化と微細化を進めることで、１０Ｔｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２以上の高い記録密度の高周波磁界アシスト記録装置を実現できる可能性がある。
【０１２０】
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】
【０１２１】
１０ … 高周波磁界アシスト記録ヘッド（記録ヘッド）、２０ … 主磁極
３０ … ＳＴＯ（スピントルク発振子）、４０、５０ … 電極、６０ … 第１の発振層（第１の磁性層）、７０ … 第２の中間層、２８０ … スピン注入層（第２の磁性層）、９０ … 第１の中間層、１００ … 第２の発振層（第３の磁性層）、２１０ … 第３の中間層
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、及び磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波磁界アシスト記録ヘッド（記録ヘッドともいう）を用いたアシスト記録は、高周波磁界及び記録磁界を高い磁気異方性を有する磁気記録媒体に重畳させることで、磁気記録媒体への記録を実現する技術である。
【０００３】
高周波磁界は、主に発振層及びスピン注入層から構成されるスピントルク発振素子（以下、ＳＴＯ（Ｓｐｉｎ Ｔｏｒｑｕｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）と称する。）へ通電することで発生する。これは、発振層の磁化が発振するからである。記録磁界は主磁極（magnetic pole）から発生する。
【０００４】
高周波磁界及び記録磁界を効率的に重畳させるためには、ＳＴＯと主磁極とを近づけて設けることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７７５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＳＴＯと主磁極とを近づけて設けると、ＳＴＯを構成する発振層から発生する高周波磁界が主磁極にも印加される。このため、主磁極の磁化がふらつき、エネルギー損失が生じる。このエネルギー損失のために、発振層の高周波磁界の発生効率が低減してしまう。
【０００７】
従って、高周波磁界を発生させるためには、ＳＴＯへ通電する駆動電流を増加させることが好ましい。しかしながら、駆動電流を増加させるとジュール発熱によりＳＴＯの温度が上昇してしまう。このために、ＳＴＯを構成する発振層の高周波磁界の発生効率が更に低減してしまう。
【０００８】
そこで本発明の実施形態は、高周波磁界の発生効率が高い記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、及び磁気記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る記録ヘッドは、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた第１の磁性層と、前記第１の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第２の磁性層と、前記第２の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第１の中間層と、前記第１の中間層と前記第２の電極との間に設けられた第３の磁性層と、前記第２の電極の前記第３の磁性層が設けられた側とは反対側に設けられた主磁極と、を備え、前記第１の磁性層の飽和磁化と前記第１の磁性層の側面積との積は、前記第３の磁性層の飽和磁化と前記第３の磁性層の側面積との積よりも大きいことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る記録ヘッドを示す図。
【図２】第１の実施形態を説明するための図。
【図３】第１の実施形態を説明するための図。
【図４】第１の実施形態を説明するための図。
【図５】第１の実施形態を説明するための図。
【図６】第１の実施例を説明するための図。
【図７】第１の実施例を説明するための図。
【図８】第１の比較例を説明するための図。
【図９】第１の比較例を説明するための図。
【図１０】第２の実施例を説明するための図。
【図１１】第２の実施例を説明するための図。
【図１２】第１の実施形態に係る変形例を示す図。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る記録ヘッドの全体図を示す図。
【図１４】第３の実施形態に係る磁気記録装置を示す図。
【図１５】第３の実施形態に係る磁気記録装置を示す図。
【図１６】第３の実施形態に係る磁気記録装置を示す図。
【図１７】第３の実施形態に係る磁気記録装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面を参照して、本発明の各実施形態を説明する。同じ符号が付されているものは同様のものを示す。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
（第１の実施形態）
【００１２】
図１は、高周波磁界アシスト記録ヘッド（以下、記録ヘッドと称する。）１０の基本構成を示す図である。
【００１３】
記録ヘッド１０は、主磁極２０と、主磁極２０に隣接して設けられたＳＴＯ３０と、ＳＴＯ３０の積層方向に対して通電する一対の電極４０、５０とを備えている。
【００１４】
ここで、図１に示すようにｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸はそれぞれ直交している。ｘ軸方向は積層方向を示し、ｙ軸方向及びｚ軸方向は積層方向に対して垂直な方向を示す。
【００１５】
ＳＴＯ３０は、第１の発振層（第１の磁性層）６０、第２の中間層７０、スピン注入層（第２の磁性層）２８０、第１の中間層９０、及び第２の発振層（第３の磁性層）１００からなる。
【００１６】
また、第１の発振層６０の飽和磁化と第１の発振層６０の側面積の積は、第２の発振層１００の飽和磁化と第２の発振層１００の側面積の積よりも大きい。飽和磁化とは、磁性体が持つ最大の磁荷の量を示す。側面積とは、ＳＴＯ３０の積層方向に対して垂直な方向を取り囲む面（側面）の面積を示す。
【００１７】
図２は、第１の発振層６０及び第２の発振層１００の飽和磁化と側面積との関係を説明する図である。図２は、説明を分かりやすくするために、ｙ軸方向からＳＴＯ３０を眺めた図を示している。
【００１８】
図２に示すように、ｚ軸方向において第１の発振層６０の磁化の向きと第２の発振層１００の磁化の向きは互いに反平行になっている。第１の発振層６０の磁化と第２の発振層１００の磁化が相互作用しているからである。スピン注入層２８０の磁化の向きは積層方向に対して平行になっている。
【００１９】
第１の発振層６０及び第２の発振層１００の側面にはそれぞれ、正・負の異なる磁荷が生じている。これを‘＋’と‘−’の記号で示している。第１の発振層６０と同じ側の側面において、第２の発振層１００は第１の発振層６０と異なる磁荷を帯びている。
【００２０】
ＳＴＯ３０が主磁極２０へ発生する高周波磁界は、第１の発振層６０の磁荷が主磁極２０へ発生する高周波磁界と第２の発振層１００の磁荷が主磁極２０へ発生する高周波磁界の合計であり、このＳＴＯ３０が主磁極２０へ発生する高周波磁界が、主磁極２０の磁化に影響を及ぼす。ＳＴＯ３０では、第２の発振層１００から主磁極２０への距離は、第１の発振層６０から主磁極２０への距離より小さい。このため、第２の発振層１００の単位磁荷が主磁極２０へ発生する高周波磁界は、第１の発振層６０の単位磁荷が主磁極２０へ発生する高周波磁界より、大きくなる。すなわち、第２の発振層１００の方が、第１の発振層６０より、効率的に主磁極２０へ高周波磁界を発生することができる。一方、第２の発振層１００の磁荷の合計は、第１の発振層６０の磁荷の合計よりも小さい。このため、第１の発振層６０の磁荷の合計が主磁極２０へ発生する高周波磁界と、第２の発振層１００の磁荷の合計が主磁極２０へ発生する高周波磁界は、符号が逆で同程度となり、第１の発振層６０及び第２の発振層１００のそれぞれから発生する高周波磁界強度はほぼ相殺される。このため、ＳＴＯ３０が主磁極２０へ発生する高周波磁界は、発振層が１層のみである場合に比べ、大きく減少することになる。よって、主磁極２０の磁化のふらつきを低減することができるので、安定した高周波磁界発振が可能となる。
【００２１】
さらに、ＳＴＯ３０が磁気記録媒体へ発生する磁界は、第１の発振層６０と磁荷が磁気記録媒体に発生する磁界と、第２の発振層１００が磁気記録媒体へ発生する磁界の合計となる。第１の発振層６０から磁気記録媒体への距離と、第２の発振層１００から磁気記録媒体への距離は、ほぼ同等である。このため、第１の発振層６０の単位磁荷が磁気記録媒体へ発生する磁界は、第２の発振層１００の単位磁荷が磁気記録媒体へ発生する磁界は、ほぼ同等となる。磁気記録媒体に対して第１の発振層６０の磁荷の量と第２の発振層１００の磁荷の量が異なるために、第１の発振層６０及び第２の発振層１００から発生する高周波磁界の強度が異なる。よって、第１の発振層６０及び第２の発振層１００のそれぞれから発生する高周波磁界の強度が相殺されないので、磁気記録媒体に対して効率よく高周波磁界を発生することができる。なお、第１の発振層６０の側面積が第２の発振層１００の側面積よりも大きい場合には、第１の発振層６０及び第２の発振層１００に用いる材料を調整する。すなわち、第１の発振層６０の飽和磁化が第２の発振層１００の飽和磁化よりも小さな材料を用いる。
【００２２】
なお、第２の中間層７０はなくてもよい。このことにより、スピン注入層２８０の磁化と第１の発振層６０の磁化とが交換結合することになる。その結果、外部磁界、反磁界、および、交換結合磁界の合計で表される有効磁界が、第１の発振層６０のx軸方向にて増加する。発振周波数は、第１の発振層６０の有効磁界のx軸方向成分に比例する。このため、第２の中間層７０を除くことにより、主磁極２０からの磁界が同一であっても、より高い周波数で第１の発振層６０を発振させることができる。その結果、共鳴周波数が高い媒体、すなわち、異方性エネルギーが高い媒体に記録が可能となり、さらなる高記録密度が可能となる。
【００２３】
第１の発振層６０には、軟磁性体材料又は垂直磁気異方性を有する材料を用いることができる。
【００２４】
軟磁性体材料としては、例えばＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＣｏＳｉ、ＮｉＦｅ、ＦｅＮ、又はＣｏＮｉＦｅ等のＦｅ又はＣｏを１つ以上含む合金を用いることができる。軟磁性体材料としては、他にも例えばＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＦｅＡｌＳｉ、ＣｏＭｎＡｌ、ＣｏＭｎＧａＳｎ、ＣｏＭｎＧａＧｅ、ＣｏＣｒＦｅＳｉ、又はＣｏＦｅＣｒＡｌ等のホイッスラー合金を用いることができる。軟磁性体材料の磁歪を調整するために、Ｎｂ、Ｂ、Ｇｅ、又はＮｉ等を添加してもよい。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｂｃｃ（ｂｏｄｙ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１０＞方向の結晶配向性を有することが望ましい。このような積層方向により、軟磁性特性を維持したまま、スピントルク特性を改善し、安定な発振が可能となる。
【００２５】
垂直磁気異方性を有する材料としては、例えばＣｏ又はＦｅの何れかとＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｂ、又はＳｍから選択される少なくとも一つの元素との合金を用いることができる。垂直磁気異方性を有する材料としては、他にも例えばＣｏ／Ｎｉ、Ｃｏ／Ｐｔ、又はＣｏ／Ｐｄ等の人工格子、ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ等のＣｏＰｔ系の材料、ＴｂＦｅＣｏ又はＣｏＳｍ等のＲＥ−ＴＭ合金系の材料を用いることができる。これらの材料は、積層方向に対して平行な方向に磁化容易軸を有する一軸異方性の材料である。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｈｃｐ（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｃｌｏｓｅ ｐａｃｋｅｄ）の＜０００１＞方向の結晶配向性を有する。
【００２６】
人工格子とは、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下の膜厚で２層以上４層以下繰り返して積層したものを示す。例えば、Ｃｏ／Ｎｉと表記されている場合には、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下のＣｏ層、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下のＮｉ層、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下のＣｏ層、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下のＮｉ層と順に繰り返して積層したものを示す。なお、積層順は、Ｎｉ層が先であってもよい。
【００２７】
ＲＥとは、希土類金属である。ＲＥは、例えばＧｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、又はＴｍを示す。ＴＭとは、遷移金属である。ＴＭは、例えばＦｅ、Ｃｏ、又はＮｉを示す。ＲＥ−ＴＭ合金系とは、具体的には、ＧｄＦｅｘ、ＤｙＦｅｙ、ＨｏＦｅｙ、ＥｒＦｅｙ、ＴｍＦｅｘ、ＧｄＣｏｙ（ｘは２〜３、ｙは２〜４）のいずれかである。
【００２８】
第１の発振層６０は、軟磁性体材料の層と垂直磁気異方性を有する材料の層とを組み合わせて積層してもよい。このようにすることで、第１の発振層６０の垂直磁気異方性を調整することができる。その結果、主磁極２０からの磁界に応じた第１の発振層６０の垂直磁気異方性を調整できるので、ＳＴＯ３０へ通電する駆動電流を最小に抑え、安定した高周波磁界発振が可能となる。
【００２９】
第１の発振層６０は、主磁極２０から磁界が印加され、駆動電流が通電されることで発振する。その結果、安定した高周波磁界を磁気記録媒体に印加することができるので、良好な高周波磁界アシスト記録ができる。また、第１の発振層６０の保磁力は、主磁極２０から印加される磁界よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、記録時の極性によらず、安定した高周波磁界発振ができる。その結果、高記録ビットエラーレートを実現することができる。
【００３０】
スピン注入層２８０には、垂直磁気異方性を有する材料を用いることができる。
【００３１】
垂直磁気異方性を有する材料としては、例えばＦｅ又はＣｏの何れかとＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｂ、及びＳｍから選択される少なくとも一つの元素との合金を用いることができる。垂直磁気異方性を有する材料としては、他にも例えばＣｏ／Ｎｉ、Ｃｏ／Ｐｔ、又はＣｏ／Ｐｄ等の人工格子、ＣｏＰｔ又はＣｏＣｒＰｔ等のＣｏＰｔ系の材料、ＴｂＦｅＣｏ又はＣｏＳｍ等のＲＥ−ＴＭ合金系の材料を用いることができる。これらの材料は、積層方向に対して平行な方向に磁化容易軸を有する一軸異方性の材料である。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｈｃｐ（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｃｌｏｓｅ ｐａｃｋｅｄ）の＜０００１＞方向の結晶配向性を有する。
【００３２】
このような材料を用いると、スピン注入層２８０の磁化は、ＳＴＯ３０に通電した際に発生する第１の発振層６０からのスピントルクの影響を受けない。よって、スピン注入層２８０の磁化を積層方向に対して平行な方向に安定して固定することができる。スピン注入層２８０の磁化が安定しているために、スピン注入層２８０での駆動電流のエネルギー損失を低減できる。その結果、小さな駆動電流で安定した高周波磁界発振が可能となる。
【００３３】
また、スピン注入層２８０の保磁力は、主磁極２０から印加される磁界よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、スピン注入層２８０の磁化方向は、主磁極２０から印加される磁界の向きによらず、主磁極２０から印加される磁界と常に平行となり、記録時の極性によらず、安定した高周波磁界発振ができる。スピン注入層２８０の保磁力は、第１の発振層６０及び第２の発振層１００の保磁力よりも大きい。
【００３４】
スピン注入層２８０は、垂直磁気異方性を有する材料の層と第１の発振層６０に用いる軟磁性体材料の層とを組み合わせて積層してもよい。このようにすることで、スピン注入層２８０の飽和磁化、異方性磁界、及びスピントルク効率を調整することができる。また、軟磁性体材料の層が第２の中間層７０側に設けられている場合には、スピントルク効率を上げることができるので、ＳＴＯ３０へ通電する駆動電流を最小に抑えることができる。また、主磁極２０の磁界反転時のスピン注入層２８０の磁化反転の遅れを低減することが可能となる。その結果、記録ビットエラーレートの低減を実現することができる。
【００３５】
第２の発振層１００には、第１の発振層６０に用いる材料と同等の軟磁性体材料を用いることができる。
【００３６】
軟磁性体材料としては、例えばＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＣｏＳｉ、ＮｉＦｅ、ＦｅＮ、又はＣｏＮｉＦｅ等のＦｅ又はＣｏを１つ以上含む合金を用いることができる。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｂｃｃ（ｂｏｄｙ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１０＞方向の結晶配向性を有することが望ましい。このような積層方向により、軟磁性特性を維持したまま、スピントルク特性を改善し、安定な発振が可能となる。
【００３７】
第２の発振層１００に軟磁性体材料を用いることで、第２の発振層１００の磁化は第１の発振層６０から発生した高周波磁界によって容易に磁化される。つまり、第１の発振層６０の磁化の向きが、第２の発振層１００の磁化の向きと反平行の状態を維持しつつ、第１の発振層６０及び第２の発振層１００が同時に高周波磁界を発生する。この結果、第１の発振層６０の磁化が主磁極２０に対して作る高周波磁界と、第２の発振層１００の磁化が主磁極２０に対して作る高周波磁界とが互いに打ち消しあう。つまり、第２の発振層１００が無い場合として比較して、主磁極２０内での高周波磁界の強度は大きく減少する。従って、ＳＴＯ３０から発生する高周波磁界の影響を主磁極２０が受けにくくなるので、主磁極２０でのエネルギー損失を低減できる。その結果、小さな駆動電流で安定した高周波磁界発振が可能となる。
【００３８】
また、第２の発振層１００の保磁力は、主磁極２０から印加される磁界よりも小さいことが好ましい。このようにすることで、記録時の極性によらず、安定した高周波磁界発振ができる。
【００３９】
スピントルクには、正のスピントルクと負のスピントルクとがある。正のスピントルクは、磁性体のマジョリティスピン電子を伝導電子として用いるときに生じる。マジョリティスピン電子とは、磁化と同一方向を向いた角運動量のスピン電子を言う。この場合、透過の正のスピントルクの向きは磁性体の磁化と同一方向となり、反射の正のスピントルクの向きは磁性体の磁化の逆方向となる。また、負のスピントルクは磁性体のマイノリティスピン電子を伝導電子として用いたときに生じる。マイノリティスピン電子とは、磁化とは逆方向を向いた角運動量のスピン電子をいう。この場合、透過の負のスピントルクの向きは磁性体の磁化の向きと逆方向となり、反射の負のスピントルクの向きは磁性体の磁化と同一方向となる。なお、また、一般的に断りがなければ、スピントルクとは正のスピントルクのことを指す。
【００４０】
また、中間層材料にＣｒ、Ｒｕ等を用いることでマイノリティスピン電子を伝導電子として用いることができる。
【００４１】
図３は、ＳＴＯ３０の動作原理を説明する図である。
【００４２】
図３（Ａ）は、駆動電流が流れていない状態を示す。図３（Ｂ）は、駆動電流を流した状態を示す。なお、駆動電流ではなく伝導電子で説明する。伝導電子は駆動電流の流れる向きに対して逆向きである。
【００４３】
図３（Ａ）に示すように、伝導電子が流れていない状態では、第１の発振層６０、スピン注入層２８０、及び第２の発振層１００の磁化は主磁極２０からの磁界の向きと平行になっている。これは、第１の発振層６０、スピン注入層２８０、及び第２の発振層１００の保磁力が主磁極２０からの磁界よりも小さいからである。
【００４４】
Ｃｕ等のスピン拡散長が長い材料を第２の中間層７０に用いると、図３（Ｂ）に示すように、伝導電子が流れている状態では、第１の発振層６０は、スピン注入層２８０で反射した伝導電子のスピントルク６１を受ける。このとき、スピントルク６１は、スピン注入層２８０の磁化の向きと逆になる。これは、第１の発振層６０に対しスピン注入層２８０から反射の正のスピントルクが生じているからである。従って、主磁極２０からの磁界と、スピントルク６１とが逆向きなので第１の発振層６０は発振する。
【００４５】
Ｔａ等のスピン拡散長が短い材料を第１の中間層６０に用い、膜厚を厚くすることで、スピン注入層２８０の磁化の情報は、第１の中間層９０中で失われ、第２の発振層１００はスピントルクを受けない。従って、第２の発振層１００の磁化は、第１の発振層６０で発生した高周波磁磁界を受けて発振する。この際、第２の発振層１００の磁化と、第１の発振層６０の磁化は、略反平行を保ちつつ発振する。
【００４６】
図４は、第１の中間層９０にてマイノリティスピン電子を伝導電子として用いた場合のＳＴＯ３０の動作原理を説明する図である。かかる場合には、第２の発振層１００とスピン注入層２８０との間に負のスピントルクが生じる。
【００４７】
図４（Ａ）に示すように、伝導電子が流れていない状態では、第１の発振層６０、スピン注入層２８０、及び第２の発振層１００の磁化は主磁極２０からの磁界の向きと平行になっている。これは、第１の発振層６０、スピン注入層２８０、及び第２の発振層１００の保磁力が主磁極２０からの磁界よりも小さいからである。
【００４８】
Ｃｕ等のスピン拡散長が長い材料を第２の中間層７０に用いると、図４（Ｂ）に示すように、伝導電子が流れている状態では、第１の発振層６０は、スピン注入層２８０で反射した伝導電子のスピントルク６２を受ける。このとき、スピントルク６２は、スピン注入層２８０の磁化の向きと逆になる。これは、第１の発振層６０に対しスピン注入層２８０から反射の正のスピントルクが生じているからである。従って、主磁極２０からの磁界と、スピントルク６２と逆向きなので第１の発振層６０は発振する。
【００４９】
Ｃｒ、Ｒｕ等のマイノリティスピン電子が伝導電子となる材料を第１の中間層６０に用いると、第２の発振層１００は、スピン注入層２８０の磁化の情報を透過した伝導電子のスピントルク１０２を受ける。このとき、スピントルク１０２は、スピン注入層２８０の磁化の向きと逆になる。これは、第２の発振層１００に対しスピン注入層２８０から透過の負のスピントルクが生じているからである。従って、主磁極２０からの磁界と、スピントルク１０２と逆向きなので第２の発振層１００は発振する。この際、第１の発振層６０で発生した高周波磁界を受けるため、第２の発振層１００の磁化と、第１の発振層６０の磁化は、略反平行を保ちつつ発振する。
【００５０】
このように、第１の中間層９０においてマイノリティスピン電子を伝導電子として用いることで、第２の発振層１００は、第１の発振層６０からの高周波磁界とスピン注入層２８０からのスピントルク１０２の２つの効果により高効率で発振させることができる。従って、ＳＴＯ３０に通電する駆動電流を小さくすることができるので、安定した高周波磁界発振ができる。
【００５１】
第１の中間層９０には、スピン拡散長が短い材料を用いることができる。
【００５２】
スピン拡散長が短い材料としては、例えばＲｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、又はＴａを用いることができる。これらの材料を組み合わせて用いても良い。第１の中間層９０に、スピン拡散長が短い材料を用いることで、第１の中間層９０が薄い場合にも、スピン注入層２８０からの正のスピントルクの影響を抑制することが可能となる。よって、第１の中間層９０の膜厚を薄くすることができので、ＳＴＯ３０の大きさを小さくすることができる。したがって、ＳＴＯ３０の加工時間を短くすることができるので、ＳＴＯ３０の形状のバラツキを減らすことができる。
【００５３】
また、第２の発振層１００に負のスピントルクを利用させて発振させる場合には、第１の発振層６０に用いる材料と同等の磁性体のマジョリティスピン電子が伝導電子である材料を第２の発振層１００に用い、Ｃｒ又はＲｕのような負のスピントルクを効率よく伝達できる材料を第１の中間層９０に用いることが好ましい。なお、Ｒｕのスピン拡散長は短いので、Ｒｕの膜厚は十分薄くする必要がある。この結果、ＳＴＯ３０に通電する駆動電流を小さくすることができるので、安定した高周波磁界発振をすることができる。
【００５４】
磁性体のマジョリティスピン電子が伝導電子である材料としては、例えばＦｅＣｏＡｌ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＣｏＳｉ、ＮｉＦｅ、ＦｅＮ、又はＣｏＮｉＦｅ等のＦｅ又はＣｏを１つ以上含む合金を用いることができる。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｂｃｃ（ｂｏｄｙ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１０＞方向の結晶配向性を有することが望ましい。このような積層方向により、軟磁性特性を維持したまま、スピントルク特性を改善し、安定な発振が可能となる。
【００５５】
さらにまた、第２の発振層１００に負のスピントルクを利用させて発振させる場合には、Ｆｅ４Ｎのような磁性体のマイノリティスピン電子が伝導電子である材料を第２の発振層１００に用い、Ｃｕ、Ａｇ、又はＡｕのような正のスピントルクを効率よく伝達できる材料を第１の中間層９０に用いることが好ましい。この結果、ＳＴＯ３０に通電する駆動電流を小さくすることができるので、安定した高周波磁界発振をすることができる。
【００５６】
磁性体のマイノリティスピン電子が伝導電子である材料としては、例えばＦｅ４Ｎを含む合金を用いることができる。また、これらの材料は、積層方向にｆｃｃ（ｆａｃｅ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１１＞方向又はｂｃｃ（ｂｏｄｙ ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｃｕｂｉｃ）の＜１１０＞方向の結晶配向性を有することが望ましい。このような積層方向により、軟磁性特性を維持したまま、スピントルク特性を改善し、安定な発振が可能となる。
【００５７】
第２の中間層７０には、スピン拡散長が長い材料を用いることができる。第２の中間層７０の膜厚を調整することで、スピントルク効率を下げることなく、第２の中間層７０は、第１の発振層６０とスピン注入層２８０との交換結合を調整することができる。
【００５８】
スピン拡散長が長い材料としては、例えばＣｕ、Ａｇ、又はＡｕを用いることができる。これらの元素を組み合わせて合金として用いてもよい。第２の中間層７０にこのような材料を用いると、第１の発振層６０及びスピン注入層２８０で発生したスピントルクを効率的に伝達することができる。
【００５９】
また、図５に示すように、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁体７１を母材とし、電流パス７２をスピン拡散長が長い材料とする電流狭窄構造とすることもできる。第２の中間層９０に、電流狭窄構造を用いることで、スピントルク効率を保ったまま、高効率で第１の発振層６０を発振させることができる。その結果、ＳＴＯ３０に通電する駆動電流を小さくすることができるので、安定した高周波磁界を発生させることができる。すなわち、小さな駆動電流で安定した高周波磁界アシスト記録をすることができる。なお、電流パス７２の材料としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の非磁性体、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏを１種類以上含む合金からなる磁性体を用いることができる。
（第１の実施例）
【００６０】
Ｍａｃｒｏ ｓｐｉｎ ｍｏｄｅｌを用いて、主磁極のＳＴＯと対向する面（主磁極面）と磁気記録媒体の磁気記録ヘッドに対向する面（ＡＢＳ）におけるＳＴＯからの高周波磁界を計算した。
【００６１】
図６は、ＳＴＯからの高周波磁界を計算するために用いた構成を示す。第１の発振層の材料をＦｅＣｏＡｌ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×１３．３ｎｍ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を１．５Ｔとした。第２の中間層の材料をＣｕ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×２ｎｍとした。スピン注入層の材料をＣｏ／Ｎｉの人工格子、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×１０ｎｍとした。第１の中間層の材料をＲｕ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×３ｎｍとした。第２の発振層をＦｅＣｏＡｌ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×２ｎｍ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を１．５Ｔとした。ＡＢＳとＳＴＯとの距離を２０ｎｍとした。第１の発振層と主磁極との距離を２５ｎｍとした。
【００６２】
図７は、主磁極面及びＡＢＳでのＳＴＯからの高周波磁界の強度を示す図である。線上に高周波磁界の大きさ（Ｏｅ）を示す。
【００６３】
図７（Ａ）において、縦軸はｚ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、縦軸はＡＢＳからの距離に対応している。点線で囲まれた領域は、ＳＴＯを積層方向から眺めたときの形状に対応している。横軸に対して平行に引かれた点線は、ＡＢＳを示す。また、高周波磁界の強度はｘ軸方向（ダウントラック方向：磁気記録媒体のトラック方向）の成分のみを検出している。図７（Ａ）からわかるように、高周波磁界強度は一様に広がっていることがわかる。また、高周波磁界の強度は最大で１５０Ｏｅであった。
【００６４】
図７（Ｂ）において、縦軸はｚ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、縦軸はＡＢＳからの距離に対応している。点線で囲まれた領域は、ＳＴＯを積層方向から眺めたときの形状に対応している。横軸に対して平行に引かれた点線は、ＡＢＳを示す。また、高周波磁界の強度はｙ軸方向（クロストラック方向：磁気記録媒体のトラックを横切る方向）の成分のみを抽出している。図７（Ｂ）からわかるように、高周波磁界強度はｚ軸方向に広がっていることがわかる。これは、ｙ軸方向のみの高周波磁界成分を検出しているからである。また、高周波磁界の強度は最大で１５０Ｏｅであった。
【００６５】
図７（Ｃ）において、縦軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｘ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、ｘ軸とｙ軸は磁気記録媒体面に対応している。点線で囲まれた領域は、第１の発振層（ＦＧＬ１と表記）を磁気記録媒体から眺めたときの形状に対応している。高周波磁界強度は、ｘｙ平面成分から＋ｚ軸方向（磁気記録媒体面に対し垂直方向）の円偏光磁界の成分のみを抽出している。また、高周波磁界の強度は最大で３００Ｏｅであった。
（第１の比較例）
【００６６】
Ｍａｃｒｏ ｓｐｉｎ ｍｏｄｅｌを用いて、主磁極のＳＴＯと対向する面（主磁極面：pole plane）と磁気記録媒体の磁気記録ヘッドに対向する面（ＡＢＳ）におけるＳＴＯからの高周波磁界を計算した。
【００６７】
図８は、ＳＴＯからの高周波磁界を計算に用いた条件を示す。第１の発振層の材料をＦｅＣｏＡｌ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×１３．３ｎｍ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を１．５Ｔとした。第２の中間層の材料をＣｕ、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×２ｎｍとした。スピン注入層の材料をＣｏ／Ｎｉの人工格子、体積を５０ｎｍ×５０ｎｍ×１０ｎｍとした。第１の発振層と主磁極との距離を２５ｎｍとした。
【００６８】
第１の比較例は、第１の中間層及び第２の発振層が設けられていない点が第１の実施例と異なる。
【００６９】
図９は、主磁極面及びＡＢＳでのＳＴＯからの高周波磁界の強度を示す図である。線上に高周波磁界の大きさ（Ｏｅ）を示す。
【００７０】
図９（Ａ）において、縦軸はｚ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、縦軸はＡＢＳからの距離に対応している。点線で囲まれた領域は、ＳＴＯを積層方向から眺めたときの形状に対応している。横軸に対して平行に引かれた点線は、ＡＢＳを示す。また、高周波磁界の強度はｘ軸方向（ダウントラック方向：磁気記録媒体のトラック方向）の成分のみを検出している。図９（Ａ）からわかるように、高周波磁界強度は一様に広がっていることがわかる。また、高周波磁界の強度は最大で３００Ｏｅであった。第１の実施例では、高周波磁界の強度は最大で１５０Ｏｅであった。よって、主磁極上の高周波磁界の強度が第１の比較例の２分の１になっている。磁化の揺らぎの振幅は、印加される高周波磁界の強度にほぼ比例する。また、磁化の揺らぎによるエネルギー損失は磁化の揺らぎの振幅の２乗に比例する。よって、第１の実施例での磁化の揺らぎによるエネルギー損失は、第１の比較例の磁化の揺らぎによるエネルギー損失の４分の１となっている。
【００７１】
図９（Ｂ）において、縦軸はｚ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、縦軸はＡＢＳからの距離に対応している。点線で囲まれた領域は、ＳＴＯを積層方向から眺めたときの形状に対応している。横軸に対して平行に引かれた点線は、ＡＢＳを示す。また、高周波磁界の強度はｙ軸方向（クロストラック方向：磁気記録媒体のトラックを横切る方向）の成分のみを抽出している。図９（Ｂ）からわかるように、高周波磁界強度はｚ軸方向に広がっていることがわかる。これは、ｙ軸方向のみの高周波磁界成分を検出しているからである。また、高周波磁界の強度は最大で２５０Ｏｅであった。クロストラック方向においても、第１の実施例での磁化の揺らぎによるエネルギー損失は、第１の比較例の磁化の揺らぎによるエネルギー損失よりも少なくなっていることが分かる。
【００７２】
図９（Ｃ）において、縦軸はｙ軸上の距離（ｎｍ）を示し、横軸はｘ軸上の距離（ｎｍ）を示す。なお、ｘ軸とｙ軸は磁気記録媒体面に対応している。点線で囲まれた領域は、第１の発振層（ＦＧＬ１と表記）を磁気記録媒体から眺めたときの形状に対応している。高周波磁界強度は、ｘｙ平面成分から＋ｚ軸方向（磁気記録媒体面に対し垂直方向）の円偏光磁界の成分のみを抽出している。また、高周波磁界の強度は最大で３００Ｏｅであった。第１の比較例の磁気記録媒体面での高周波磁界強度は、第１の実施例と同じである。よって、第１の実施例に係るＳＴＯを用いることで、磁気記録媒体面での高周波磁界強度を維持しつつ、主磁極への磁化のふらつきを低減することができることがわかる。
（第２の実施例）
【００７３】
Ｍａｃｒｏ ｓｐｉｎ ｍｏｄｅｌを用いて、第１の発振層６０と第２の発振層１００との距離、及び第２の発振層１００の膜厚を変えたときの主磁極２０に印加されるＳＴＯからの高周波磁界強度を計算した。
【００７４】
図１０は、ＳＴＯからの高周波磁界を計算するために用いた構成を示す。第１の発振層の材料をＦｅＣｏＡｌ、膜厚を１３．３ｎｍ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を１．５Ｔとした。第１の発振層と主磁極との距離を２５ｎｍとした。
第２の発振層をＦｅＣｏＡｌ、飽和磁束密度（Ｂｓ）を１．５Ｔとした。
【００７５】
図１１は、主磁極に印加されるＳＴＯからの高周波磁界の強度を示す図である。線上に高周波磁界の大きさ（Ｏｅ）を示す。
【００７６】
図１１（Ａ）・（Ｂ）において、縦軸は、第２の発振層の膜厚（ｎｍ）を示し、横軸は第１の発振層（ＦＧＬ１と表記）と第２の発振層（ＦＧＬ２と表記）との距離（ｎｍ）を示す。横軸に平行に引かれた点線は第１の発振層の膜厚（１３．３ｎｍの位置）を示す。図１１（Ａ）は、高周波磁界強度のｘ軸成分のみを検出し、図１１（Ｂ）は、高周波磁界強度のｙ軸成分のみを検出している。
【００７７】
例えば、第１の発振層と第２の発振層との距離を１０ｎｍとすると、第２の発振層の膜厚は主磁極に印加される高周波磁界強度がもっとも弱い場所が好ましいことがわかる。また、図１１（Ａ）から第１の発振層と第２の発振層との距離を長くすればするほど、第２の発振層の膜厚を薄くすることがわかる。これは、第１の発振層と比べて、第２の発振層が主磁極に近いために第２の発振層から発生する高周波磁界が効率的に印加されるためである。
【００７８】
また、例えば、第１の発振層と第２の発振層の形状が直方体で無い場合には、第１の発振層の側面積よりも第２の発振層の側面積が小さくなりうる。かかる場合には、第１の発振層の飽和磁化と側面積との積が、第２の発振層の飽和磁化と側面積との積よりも大きくなるようにする。
【００７９】
また、図１２に示すように、第３の中間層２１０を電極５０と主磁極２０との間に備えていても良い。第３の中間層２１０は、主磁極２０と第２の発振層１００との交換結合を弱めることができる。これにより、第２の発振層１００の磁化は、主磁極２０の磁化方向に依存せずに磁化することが可能となり、第１の発振層６０からの磁界方向に磁化しやすくなる。この結果、第２の発振層１００の磁化と、第１の発振層６０の磁化とは、より安定に反平行を保つことができる。第３の中間層２１０は、第２の中間層７０と同じ材料、もしくは第１の中間層９０と同じ材料を用いることができる。この場合、第３の中間層２１０と電極５０とが入れ替わっていても良い。また、第３の中間層２１０が電極として働くこともできる。
（第２の実施形態）
【００８０】
図１３は本実施形態に係わる記録ヘッド１０の全体図を示す図である。
【００８１】
記録ヘッド１０は、再生ヘッド部１１と、書き込みヘッド部１２とを備える。再生ヘッド部１１は磁気シールド層１３と、磁気シールド層１４と、磁気再生素子１５とを有する。磁気再生素子１５は磁気シールド層１３と磁気シールド層１４との間に設けられる。
【００８２】
書き込みヘッド部１２は主磁極２０と、シールド１６（リターンパス）と、励磁コイル１７と、ＳＴＯ３０とを有する。再生ヘッド部１１を構成する各要素、及び書き込みヘッド部１２を構成する各要素は、アルミナ、酸化ケイ素等の絶縁体（図示せず）により分離される。なお、主磁極２０とシールド１６は、ＳＴＯ３０と反対側の隣接部（バックギャップ部）にて、アルミナ、酸化ケイ素等の絶縁体、もしくは、フェライト等の高抵抗率材料等で、分離されている。これにより、主磁極２０およびシールド６１に電圧を印加した際に、効率的にＳＴＯ３０に駆動電流を通電することができる。
【００８３】
ＳＴＯ３０は、主磁極２０とシールド１６に挟まれている。すなわち、電極４０の第１の発振層６０が設けられていない側にシールド１６が設けられている。
【００８４】
磁気再生素子１５としては、ＧＭＲ素子やＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｒｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子などを利用することができる。再生分解能をあげるために、磁気再生素子１５は磁気シールド層１３、１４の間に設けられる。
【００８５】
磁気記録媒体８０は、媒体基板８２とその上に設けられた磁気記録層８１とを有する。書き込みヘッド部１２から印加される磁界により磁気記録層８１の記録磁化８４が所定の方向に制御され、書き込みがなされる。再生ヘッド部１１は、磁気記録層８１の記録磁化８４の方向を読み取る。矢印８５は、媒体の移動方向を示す。
（第３の実施形態）
【００８６】
図１４は、第３の実施形態に係る磁気記録装置１５０を示す図である。図１５は、第３の実施形態に係る磁気記録装置１５０の一部を示す図である。
【００８７】
図１４に示すように、磁気記録装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ４に装着され、駆動装置制御部（図示せず）からの制御信号に応答するモータ（図示せず）により矢印Ａの方向に回転する。磁気記録装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えたものとしても良い。
【００８８】
記録用媒体ディスク１８０に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダー３は、既に説明したような構成を有し、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダー３は、例えば、磁気記録ヘッド１１０（記録ヘッド１０に相当）のいずれかをその先端付近に搭載している。
【００８９】
記録用媒体ディスク１８０が回転すると、サスペンション１５４による押付け圧力とヘッドスライダー３の媒体対向面（ＡＢＳともいう）で発生する圧力とがつりあい、ヘッドスライダー３の媒体対向面は、記録用媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。なお、ヘッドスライダー３が記録用媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」としても良い。
【００９０】
サスペンション１５４は、駆動コイル（図示せず）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駆動コイル（図示せず）と、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石及び対向ヨークからなる磁気回路とから構成することができる。
【００９１】
アクチュエータアーム１５５は、軸受部１５７の上下２箇所に設けられたボールベアリング（図示せず）によって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。その結果、磁気記録ヘッドを記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動できる。
【００９２】
図１５（ａ）は、磁気記録装置の一部の構成を例示しており、ヘッドスタックアセンブリ１６０の拡大斜視図である。
【００９３】
また、図１５（ｂ）は、ヘッドスタックアセンブリ１６０の一部となる磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８を例示する斜視図である。
【００９４】
図１５（ａ）に示すように、ヘッドスタックアセンブリ１６０は、軸受部１５７と、この軸受部１５７から延出したヘッドジンバルアセンブリ１５８と、軸受部１５７からＨＧＡと反対方向に延出していると供にボイスコイルモータのコイル１６２を支持した支持フレーム１６１を有している。
【００９５】
また、図１５（ｂ）に示すように、ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延出したアクチュエータアーム１５５と、アクチュエータアーム１５５から延出したサスペンション１５４と、を有している。
【００９６】
サスペンション１５４の先端には、ヘッドスライダー３が取り付けられている。そして、ヘッドスライダー３には、磁気記録ヘッドのいずれかが搭載される。
【００９７】
すなわち、磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、磁気記録ヘッドと、前記磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダー３と、ヘッドスライダー３を一端に搭載するサスペンション１５４と、サスペンション１５４の他端に接続されたアクチュエータアーム１５５と、を備える。
【００９８】
サスペンション１５４は、信号の書き込み及び読み取り用、浮上量調整のためのヒータ用、スピントルク発振子用のリード線（図示せず）を有し、このリード線とヘッドスライダー３に組み込まれた磁気記録ヘッド１１０の各電極とが電気的に接続される。また、電極パッド（図示せず）が、ヘッドジンバルアセンブリ１５８に設けられる。本具体例においては、電極パッドは８個設けられる。すなわち、主磁極２０のコイル用の電極パッドが２つ、磁気再生素子７１用の電極パッドが２つ、ＤＦＨ用の電極パッドが２つ、ＳＴＯ３０用の電極パッドが２つ、設けられる。
【００９９】
そして、磁気記録ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う、信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、例えば、図１４に例示した磁気記録装置１５０の図面中の背面側に設けられる。信号処理部１９０の入出力線は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の電極パッドに接続され、磁気記録ヘッドと電気的に結合される。
【０１００】
このように、磁気記録装置１５０は、磁気記録媒体と、上記の磁気記録ヘッドと、磁気記録媒体と磁気記録ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で対峙させながら相対的に移動可能とした可動部と、磁気記録ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合せする位置制御部と、磁気記録ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。
【０１０１】
すなわち、上記の磁気記録媒体として、記録用媒体ディスク１８０が用いられる。
【０１０２】
上記の可動部は、ヘッドスライダー３を含むことができる。
【０１０３】
また、上記の位置制御部は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含むことができる。
【０１０４】
すなわち、磁気記録装置１５０は、磁気記録媒体と、磁気ヘッドアセンブリと、前記磁気ヘッドアセンブリに搭載された前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、を備える。
【０１０５】
磁気記録装置１５０によれば、上記の磁気記録ヘッドを用いることで、記録密度を高めた高周波磁界アシスト記録を可能とする磁気記録装置が提供できる。
【０１０６】
なお、磁気記録装置において、ＳＴＯ３０は、主磁極２０のトレーリング側に設けることができる。この場合は、磁気記録媒体８０の磁気記録層８１は、まず、主磁極２０に対向し、その後でＳＴＯ３０に対向する。
【０１０７】
また、磁気記録装置において、ＳＴＯ３０は、主磁極２０のリーディング側に設けることができる。この場合は、磁気記録媒体８０の磁気記録層８１は、まず、ＳＴＯ３０に対向し、その後で主磁極２０に対向する。
【０１０８】
以下、磁気記録装置に用いることができる磁気記録媒体について説明する。
【０１０９】
図１６は、磁気記録装置の磁気記録媒体の構成を例示する模式的斜視図である。
【０１１０】
図１６に示すように、磁気記録装置に用いられる磁気記録媒体８０は、非磁性体８７（あるいは空気）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８６（記録トラックともいう）を有する。この磁気記録媒体８０がスピンドルモータ４により回転され、媒体移動方向８５に向けて移動する際に、磁気記録ヘッドのいずれかが設けられ、これにより、記録磁化８４を形成することができる。
【０１１１】
このように、磁気記録装置においては、磁気記録媒体８０は、隣接し合う記録トラック同士が非磁性部材を介して形成されたディスクリートトラック媒体とすることができる。
【０１１２】
ＳＴＯ３０の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック８６の幅（ＴＷ）以上で、かつ記録トラックピッチ（ＴＰ）以下とすることによって、ＳＴＯ３０から発生する漏れ高周波磁界による隣接記録トラックの保磁力低下を大幅に抑制することができる。このため、本具体例の磁気記録媒体８０では、記録したい記録トラック８６のみを効果的に高周波磁界アシスト記録することができる。
【０１１３】
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、狭記録トラックすなわち高記録トラック密度の高周波アシスト記録装置を実現することが容易になる。また、高周波磁界アシスト記録方式を利用し、さらに従来の磁気記録ヘッドでは書き込み不可能なＦｅＰｔやＳｍＣｏ等の高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の媒体磁性材料を用いることによって、媒体磁性粒子をナノメートルのサイズまでさらに微細化することが可能となり、線記録密度方向（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。
【０１１４】
磁気記録装置によれば、ディスクリート型の磁気記録媒体８０において、高い保磁力を有する磁気記録層に対しても確実に記録することができ、高密度かつ高速の磁気記録ができる。
【０１１５】
図１７は、磁気記録装置の別の磁気記録媒体の構成を例示する模式的斜視図である。
【０１１６】
図１７に示すように、磁気記録装置に用いることができる別の磁気記録媒体８０は、非磁性体８７により互いに分離された磁気記録媒体リートビット８８を有する。この磁気記録媒体８０がスピンドルモータ４により回転され、媒体移動方向８５に向けて移動する際に、磁気記録ヘッドにより、記録磁化８４を形成することができる。
【０１１７】
このように、磁気記録装置においては、磁気記録媒体８０は、非磁性部材を介して孤立した記録磁性ドットが規則的に配列形成されたディスクリートビット媒体とすることができる。
【０１１８】
磁気記録装置によれば、ディスクリート型の磁気記録媒体８０において、高い保磁力を有する磁気記録層に対しても確実に記録することができ、高密度かつ高速の磁気記録ができる。
【０１１９】
この具体例においても、ＳＴＯ３０の記録トラック幅方向の幅（ＴＳ）を記録トラック８６の幅（ＴＷ）以上で、かつ記録トラックピッチ（ＴＰ）以下とすることによって、ＳＴＯ３０から発生する漏れ高周波磁界による隣接記録トラックの保磁力低下を大幅に抑制することができるため、記録したい記録トラック８６のみを効果的に高周波磁界アシスト記録することができる。本具体例を用いれば、使用環境下での熱揺らぎ耐性を維持できる限りは、磁気記録媒体リートビット８８の高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）化と微細化を進めることで、１０Ｔｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ２以上の高い記録密度の高周波磁界アシスト記録装置を実現できる可能性がある。
【０１２０】
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】
【０１２１】
１０ … 高周波磁界アシスト記録ヘッド（記録ヘッド）、２０ … 主磁極
３０ … ＳＴＯ（スピントルク発振子）、４０、５０ … 電極、６０ … 第１の発振層（第１の磁性層）、７０ … 第２の中間層、２８０ … スピン注入層（第２の磁性層）、９０ … 第１の中間層、１００ … 第２の発振層（第３の磁性層）、２１０ … 第３の中間層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた第１の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第２の磁性層と、
前記第２の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第１の中間層と、
前記第１の中間層と前記第２の電極との間に設けられた第３の磁性層と、
前記第２の電極の前記第３の磁性層が設けられた側とは反対側に設けられた主磁極と、
を備え、
前記第１の磁性層の飽和磁化と前記第１の磁性層の側面積との積は、前記第３の磁性層の飽和磁化と前記第３の磁性層の側面積との積よりも大きいことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】
前記第１の電極の前記第１の磁性層が設けられた側とは反対側にシールドを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
前記第２の磁性層は、積層方向に対して平行な方向に磁化容易軸があることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の記録ヘッド。
【請求項４】
前記第１の磁性層の保磁力は、前記主磁極から印加される磁界よりも小さく、
前記第２の磁性層の保磁力は、前記主磁極から印加される磁界よりも小さく、
前記第３の磁性層の保磁力は、前記主磁極から印加される磁界よりも小さく、
前記第２の磁性層の保磁力は、前記第１及び前記第３の磁性層の保磁力よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項５】
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に更に第２の中間層を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項６】
前記第２の電極と前記主磁極との間又は前記第２の電極と第３の磁性層との間に更に第３の中間層を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項７】
前記第１の中間層は、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＴａから選択される少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項８】
前記第２の中間層は、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕから選択される少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項９】
前記第１及び第３の磁性層は、Ｆｅ又はＣｏを少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項１０】
前記第１、及び前記第３の磁性層は、積層方向にｆｃｃの＜１１１＞方向又はｂｃｃの＜１１０＞方向の結晶配向性を有することを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッド。
【請求項１１】
前記第２の磁性層は、Ｆｅ又はＣｏの何れかとＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｂ、及びＳｍから選択される少なくとも一つの元素との合金を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項１２】
前記第２の磁性層は、積層方向にｆｃｃの＜１１１＞方向又はｈｃｐの＜０００１＞方向の結晶配向性を有することを特徴とする請求項１１に記載の記録ヘッド。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の記録ヘッドと、
前記記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、
前記ヘッドスライダーを一端に搭載するサスペンションと、
前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと、
を備えることを特徴とする磁気ヘッドアッセンブリ。
【請求項１４】
磁気記録媒体と、
請求項１３の記載の磁気ヘッドアッセンブリと、
前記磁気ヘッドアッセンブリに搭載された前記記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、
を備えることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１５】
前記磁気記録媒体は、隣接し合う記録トラック同士が非磁性部材を介して形成されたディスクリートトラック媒体であることを特徴とする請求項１４に記載の磁気記録装置。
【請求項１６】
前記磁気記録媒体は、非磁性部材を介して孤立した記録磁性ドットが規則的に配列形成されたディスクリートビット媒体であることを特徴とする請求項１４に記載の磁気記録装置。
【請求項１】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた第１の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第２の磁性層と、
前記第２の磁性層と前記第２の電極との間に設けられた第１の中間層と、
前記第１の中間層と前記第２の電極との間に設けられた第３の磁性層と、
前記第２の電極の前記第３の磁性層が設けられた側とは反対側に設けられた主磁極と、
を備え、
前記第１の磁性層の飽和磁化と前記第１の磁性層の側面積との積は、前記第３の磁性層の飽和磁化と前記第３の磁性層の側面積との積よりも大きいことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】
前記第１の電極の前記第１の磁性層が設けられた側とは反対側にシールドを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
前記第２の磁性層は、積層方向に対して平行な方向に磁化容易軸があることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の記録ヘッド。
【請求項４】
前記第１の磁性層の保磁力は、前記主磁極から印加される磁界よりも小さく、
前記第２の磁性層の保磁力は、前記主磁極から印加される磁界よりも小さく、
前記第３の磁性層の保磁力は、前記主磁極から印加される磁界よりも小さく、
前記第２の磁性層の保磁力は、前記第１及び前記第３の磁性層の保磁力よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項５】
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に更に第２の中間層を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項６】
前記第２の電極と前記主磁極との間又は前記第２の電極と第３の磁性層との間に更に第３の中間層を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項７】
前記第１の中間層は、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＴａから選択される少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項８】
前記第２の中間層は、Ｃｕ、Ａｇ、及びＡｕから選択される少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項９】
前記第１及び第３の磁性層は、Ｆｅ又はＣｏを少なくとも一つ含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項１０】
前記第１、及び前記第３の磁性層は、積層方向にｆｃｃの＜１１１＞方向又はｂｃｃの＜１１０＞方向の結晶配向性を有することを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッド。
【請求項１１】
前記第２の磁性層は、Ｆｅ又はＣｏの何れかとＮｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｂ、及びＳｍから選択される少なくとも一つの元素との合金を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の記録ヘッド。
【請求項１２】
前記第２の磁性層は、積層方向にｆｃｃの＜１１１＞方向又はｈｃｐの＜０００１＞方向の結晶配向性を有することを特徴とする請求項１１に記載の記録ヘッド。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の記録ヘッドと、
前記記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、
前記ヘッドスライダーを一端に搭載するサスペンションと、
前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと、
を備えることを特徴とする磁気ヘッドアッセンブリ。
【請求項１４】
磁気記録媒体と、
請求項１３の記載の磁気ヘッドアッセンブリと、
前記磁気ヘッドアッセンブリに搭載された前記記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体への信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と、
を備えることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１５】
前記磁気記録媒体は、隣接し合う記録トラック同士が非磁性部材を介して形成されたディスクリートトラック媒体であることを特徴とする請求項１４に記載の磁気記録装置。
【請求項１６】
前記磁気記録媒体は、非磁性部材を介して孤立した記録磁性ドットが規則的に配列形成されたディスクリートビット媒体であることを特徴とする請求項１４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２】
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【図５】
【図６】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１４６３５１（Ｐ２０１２−１４６３５１Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５０（Ｐ２０１１−２０５０）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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