高周波磁界発生素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置
【課題】記録密度を向上できる高周波磁界発生素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る高周波磁界発生素子は、第１固定層と、第１自由層と、第２自由層と、を備える。第１固定層は、磁化の方向が固定であって磁化の方向に第１方向と平行な成分が含まれる。第１自由層は、第１固定層と積層される。第１自由層は、磁化の方向が可変であって磁化の方向に第１方向と直交する成分が含まれる。第２自由層は、第１固定層と積層される。第２自由層は、磁化の方向が可変であって磁化の方向に第１方向と直交する成分が含まれる。第１固定層は、第１自由層と第２自由層との間に設けられる。第１自由層の磁化及び第２自由層の磁化は、第１自由層、第２自由層及び第１固定層に流れる電流により発振する。第１自由層の発振における磁化の回転方向は、第２自由層の発振における磁化の回転方向に対して逆である。
【解決手段】実施形態に係る高周波磁界発生素子は、第１固定層と、第１自由層と、第２自由層と、を備える。第１固定層は、磁化の方向が固定であって磁化の方向に第１方向と平行な成分が含まれる。第１自由層は、第１固定層と積層される。第１自由層は、磁化の方向が可変であって磁化の方向に第１方向と直交する成分が含まれる。第２自由層は、第１固定層と積層される。第２自由層は、磁化の方向が可変であって磁化の方向に第１方向と直交する成分が含まれる。第１固定層は、第１自由層と第２自由層との間に設けられる。第１自由層の磁化及び第２自由層の磁化は、第１自由層、第２自由層及び第１固定層に流れる電流により発振する。第１自由層の発振における磁化の回転方向は、第２自由層の発振における磁化の回転方向に対して逆である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高周波磁界発生素子、磁気ヘッド、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】
磁化状態を利用して情報の記録再生を行う磁気記録技術は、大容量、高速及び安価といった特徴を有している。近年、さらなる記録密度の向上等の観点から、特定の周波数の高周波磁界に対する磁性体の応答である磁気共鳴を用いて磁化の操作及び検出を行い、記録密度を向上させる以下のような手法が提案されている。
【０００３】
例えば、マイクロ波アシスト磁気記録方式は、磁気記録媒体の共鳴周波数付近の高周波磁界を媒体に印加し、同時に磁界を印加することにより、保磁力以下の磁界で磁化反転を行う技術である。
このような磁気記録においては、記録密度のさらなる向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、記録密度を向上できる高周波磁界発生素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る高周波磁界発生素子は、第１固定層と、第１自由層と、第２自由層と、を備える。
第１固定層は、磁化の方向が固定であって前記磁化の方向に第１方向と平行な成分が含まれる。
第１自由層は、前記第１固定層と積層される。第１自由層は、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる。
第２自由層は、前記第１固定層と積層される。第２自由層は、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる。
前記第１固定層は、前記第１自由層と前記第２自由層との間に設けられる。
前記第１方向は、第１固定層、第１自由層及び第２自由層の積層の方向に対して平行である。
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、前記第１自由層、前記第２自由層及び前記第１固定層に流れる電流により発振する。
前記第１自由層の前記発振における前記磁化の回転方向は、前記第２自由層の前記発振における前記磁化の回転方向に対して逆である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）〜（ｂ）は、第１の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｂ）は、第２の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図３】（ａ）〜（ｂ）は、第３の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図４】（ａ）〜（ｂ）は、第４の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図５】（ａ）〜（ｂ）は、第５の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図６】（ａ）〜（ｂ）は、第６の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、高周波磁界を例示する模式的斜視図である。
【図８】磁界強度のシミュレーションモデルを例示する模式図である。
【図９】（ａ）〜（ｂ）は、磁界強度の計算結果を例示する図である。
【図１０】（ａ）〜（ｂ）は、磁界強度の計算結果を例示する図である。
【図１１】（ａ）〜（ｂ）は、２つの自由層の同期方法を例示する模式図である。
【図１２】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１３】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１４】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１５】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１６】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１７】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１８】第８の実施形態に係る磁気再生ヘッドを例示する模式図である。
【図１９】第９の実施形態に係る磁気記録再生ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。
【図２０】第１０の実施形態に係る磁気記録装置の構成を例示する模式的斜視図である。
【図２１】（ａ）〜（ｂ）は、第１０の実施形態に係る磁気記録装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
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。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本実施形態に係る高周波磁界発生素子は、例えば、発生した磁界により情報の記録及び再生を行う磁気ヘッドに用いることができる。また、本実施形態に係る高周波磁界発生素子は、例えば、不揮発性メモリにも用いることができる。このように、本実施形態に係る高周波磁界発生素子は、高周波の磁界を発生する任意の用途に用いることができる。以下では、本実施形態に係る高周波磁界発生素子が、磁気ヘッドに用いられる場合について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｂ）は、第１の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図１（ａ）には、第１の実施形態に係る高周波磁界発生素子ＳＴＯ１の層構造が表され、図１（ｂ）には、高周波磁界発生素子ＳＴＯ１を用いた回路構成が表されている。
なお、以下の説明においては、高周波磁界発生素子ＳＴＯを単に「ＳＴＯ」とする。
【００１０】
図１（ａ）に表したように、ＳＴＯ１は、互いに積層された第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、を備える。
【００１１】
第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は固定である。磁化ｍｇ１１の方向は、第１方向と平行な成分を含む。実施形態において、第１方向は＋Ｘ方向（単に、「Ｘ方向」ともいう。）である。すなわち、第１方向は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、の積層方向に対して平行である。
なお、＋Ｘ方向と反対の方向は−Ｘ方向である。Ｘ方向と直交する方向の一つはＹ方向である。Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向はＺ方向である。
第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１は、例えば＋Ｘ方向を向く。
【００１２】
第１固定層１０３ａには面直方向に容易軸を持つ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔなどのＰｔ系の磁性体、ＣｏＣｒ系の磁性体、ＴｂＦｅ、ＴｂＣｏなどの希土類元素系の磁性体を用いることができる。
【００１３】
第１自由層１０１ａは、第１固定層１０３ａとＸ方向と平行な方向に積層される。ＳＴＯ１では、第１自由層１０１ａは、第１固定層１０３ａと−Ｘ方向に積層される。
第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向は可変である。磁化ｍｇ２１の方向は、Ｘ方向と直交する成分を含む。
【００１４】
第１固定層１０３ａと第１自由層１０１ａとの間には第１中間層１０２ａが設けられる。第１中間層１０２ａはスピントルクの輸送が行える材料であればよい。一例としてＣｕなどの金属、ＭｇＯなどの絶縁体材料が挙げられる。
ＳＴＯ１において、第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ及び第１中間層１０２ａは第１積層体ＳＢ１を構成する。
【００１５】
第２自由層１０１ｂは、第１固定層１０３ａとＸ方向と平行な方向に積層される。ＳＴＯ１では、第２自由層１０１ｂは、第１固定層１０３ａと＋Ｘ方向に積層される。
第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は可変である。磁化ｍｇ２２の方向は、Ｘ方向と直交する成分を含む。
【００１６】
第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂには発振時に高い磁界を発生する目的で、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅといった飽和磁化の高い材料を用いることができる。さらに、異方性磁界の調整、飽和磁束密度の調整のため、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂなどの材料を混ぜる、また、複数の材料を積層してもよい。
【００１７】
第１固定層１０３ａと第２自由層１０１ｂとの間には第２中間層１０２ｂが設けられる。第２中間層１０２ｂの材料は第１中間層１０２ａと同じでよい。ＳＴＯ１において、第１固定層１０３ａ、第２自由層１０１ｂ及び第２中間層１０２ｂは第２積層体ＳＢ２を構成する。
【００１８】
ＳＴＯ１において第１積層体ＳＢ１は、第１固定層１０３ａを共通として、第２積層体ＳＢ２と並んで配置される。
【００１９】
図１（ｂ）に表したように、ＳＴＯ１の第１自由層１０１ａには第１導電部１０４ａが接続され、第２自由層１０１ｂには第２導電部１０４ｂが接続される。第１導電部１０４ａ及び第２導電部１０４ｂには、第１電流印加機構１０５ａが接続される。
【００２０】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉは、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉによって第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００２１】
すなわち、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに電流ｉが流れると、スピントルクによって磁化ｍｇ２１及びｍｇ２２の方向が回転する。
【００２２】
ＳＴＯ１において、＋Ｘ方向に電流ｉが流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００２３】
また、ＳＴＯ１において、−Ｘ方向に電流ｉが流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は＋Ｘ方向に電流ｉが流れた場合とは反対になる。この場合であっても、回転方向ＲＴ１は回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００２４】
すなわち、ＳＴＯ１では、いずれの方向に電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００２５】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は−Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が−Ｘ方向を向いていても、いずれの電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００２６】
（第２の実施形態）
図２（ａ）〜（ｂ）は、第２の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図２（ａ）には、第２の実施形態に係るＳＴＯ２の層構造が表され、図２（ｂ）には、ＳＴＯ２を用いた回路構成が表されている。
【００２７】
図２（ａ）に表したように、ＳＴＯ２は、互いに積層された第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、を備える。
第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂは、ＳＴＯ１と同じである。第１中間層１０２ａ及び第２中間層１０２ｂもＳＴＯ１と同じである。
【００２８】
第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は固定である。磁化ｍｇ１２の方向は、第１方向と平行な成分を含む。第１方向は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、の積層方向（＋Ｘ方向または−Ｘ方向）に対して平行である。
第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２は、例えば−Ｘ方向を向く。
第２固定層１０３ｂと第１自由層１０１ａとの間には第３中間層１０２ｃが設けられる。
【００２９】
ＳＴＯ２において、第２固定層１０３ｂ、第１自由層１０１ａ及び第３中間層１０２ｃは第１積層体ＳＢ１を構成する。ＳＴＯ２において、第１固定層１０３ａ、第２自由層１０１ｂ及び第２中間層１０２ｂは第２積層体ＳＢ２を構成する。
ＳＴＯ２において第１積層体ＳＢ１は、第１中間層１０２ａを介してＸ方向と平行な方向に第２積層体ＳＢ２と並んで配置される。
【００３０】
図２（ｂ）に表したように、ＳＴＯ２の第２固定層１０３ｂには第１導電部１０４ａが接続され、第２自由層１０１ｂには第２導電部１０４ｂが接続される。第１導電部１０４ａ及び第２導電部１０４ｂには、第１電流印加機構１０５ａが接続される。
【００３１】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉは、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉによって第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００３２】
すなわち、ＳＴＯ２において、＋Ｘ方向に電流ｉが流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００３３】
また、ＳＴＯ２において、−Ｘ方向に電流ｉが流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は＋Ｘ方向に電流ｉが流れた場合とはそれぞれ反対になる。
ＳＴＯ２では、いずれの方向に電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００３４】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は−Ｘ方向を向いていてもよい。また、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が磁化ｍｇ１２の方向に対して反対を向いていれば、いずれの電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
第２の実施形態によれば、２つの固定層からの寄与により、発振に要する電流量を少なくすることができるという利点がある。
【００３５】
（第３の実施形態）
図３（ａ）〜（ｂ）は、第３の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図３（ａ）には、第３の実施形態に係るＳＴＯ３の層構造が表され、図３（ｂ）には、ＳＴＯ３を用いた回路構成が表されている。
【００３６】
図３（ａ）に表したように、ＳＴＯ３は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、第３固定層１０３ｃと、を備える。
第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ、第２自由層１０１ｂ及び第２固定層１０３ｂは、ＳＴＯ２と同じである。第１中間層１０２ａ、第２中間層１０２ｂ及び第３中間層１０２ｃもＳＴＯ２と同じである。
【００３７】
第３固定層１０３ｃの磁化ｍｇ１３の方向は固定である。磁化ｍｇ１３の方向は、第１方向と平行な成分を含む。第１方向は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、第３固定層１０３ｃと、の積層方向に対して平行である。第３固定層１０３ｃの磁化ｍｇ１３は、例えば−Ｘ方向を向く。
第３固定層１０３ｃと第２自由層１０１ｂとの間には第４中間層１０２ｄが設けられる。
【００３８】
ＳＴＯ３において、第２固定層１０３ｂ、第１自由層１０１ａ、第１固定層１０３ａ、第１中間層１０２ａ及び第３中間層１０２ｃは第１積層体ＳＢ１を構成する。ＳＴＯ３において、第１固定層１０３ａ、第２自由層１０１ｂ、第３固定層１０３ｃ、第２中間層１０２ｂ及び第４中間層１０２ｄは第２積層体ＳＢ２を構成する。
ＳＴＯ３において第１積層体ＳＢ１は、第１固定層１０３ａを共通として、Ｘ方向と平行な方向に第２積層体ＳＢ２と並んで配置される。
【００３９】
図３（ｂ）に表したように、ＳＴＯ３の第２固定層１０３ｂには第１導電部１０４ａが接続され、第３固定層１０３ｃには第２導電部１０４ｂが接続される。第１導電部１０４ａ及び第２導電部１０４ｂには、第１電流印加機構１０５ａが接続される。
【００４０】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉは、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉによって第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００４１】
すなわち、ＳＴＯ３において、＋Ｘ方向に電流ｉが流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００４２】
また、ＳＴＯ３において、−Ｘ方向に電流ｉが流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は＋Ｘ方向に電流ｉが流れた場合とはそれぞれ反対になる。
ＳＴＯ３では、いずれの方向に電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００４３】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は−Ｘ方向を向いていてもよい。また、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。また、第３固定層１０３ｃの磁化ｍｇ１３の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が磁化ｍｇ１２及びｍｇ１３の方向に対して反対であれば、いずれの電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
第３の実施形態によれば、第１自由層１０１ａ、第２自由層１０１ｂに働くスピントルク量が同等になるため、２つの自由層の発振周波数が近くなるという利点がある。
【００４４】
（第４の実施形態）
図４（ａ）〜（ｂ）は、第４の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図４（ａ）には、第４の実施形態に係るＳＴＯ４の層構造が表され、図４（ｂ）には、ＳＴＯ４を用いた回路構成が表されている。
【００４５】
図４（ａ）に表したように、ＳＴＯ４は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、を備える。
第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は固定である。磁化ｍｇ１１の方向は、Ｘ方向と平行な成分を含む。第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１は、例えば−Ｘ方向を向く。
【００４６】
第１自由層１０１ａは、第１固定層１０３ａとＸ方向と平行な方向に積層される。ＳＴＯ４では、第１自由層１０１ａは、第１固定層１０３ａと＋Ｘ方向に積層される。
第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向は可変である。磁化ｍｇ２１の方向は、Ｘ方向と直交する成分を含む。
【００４７】
第１固定層１０３ａと第１自由層１０１ａとの間には第１中間層１０２ａが設けられる。ＳＴＯ４において、第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ及び第１中間層１０２ａは第１積層体ＳＢ１を構成する。
【００４８】
第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は固定である。磁化ｍｇ１２の方向は、Ｘ方向と平行な成分を含む。第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２は、例えば＋Ｘ方向を向く。
【００４９】
第２自由層１０１ｂは、第２固定層１０３ｂとＸ方向と平行な方向に積層される。ＳＴＯ４では、第２自由層１０１ｂは、第２固定層１０３ｂと−Ｘ方向に積層される。
第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は可変である。磁化ｍｇ２２の方向は、Ｘ方向と直交する成分を含む。
【００５０】
第２固定層１０３ｂと第２自由層１０１ｂとの間には第２中間層１０２ｂが設けられる。ＳＴＯ４において、第２固定層１０３ｂ、第２自由層１０１ｂ及び第２中間層１０２ｂは第２積層体ＳＢ２を構成する。
ＳＴＯ４において第１積層体ＳＢ１は、Ｘ方向と平行な方向に第２積層体ＳＢ２と並んで配置される。
【００５１】
図４（ｂ）に表したように、ＳＴＯ４には、第１導電部１０４ａ、第２導電部１０４ｂ及び第３導電部１０４ｃが設けられる。
第２導電部１０４ｂは、第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間に設けられる。第１導電部１０４ａと第２導電部１０４ｂとの間に第１積層体ＳＢ１が設けられ、第３導電部１０４ｃと第２導電部１０４ｂとの間に第２積層体ＳＢ１が設けられる。
【００５２】
ＳＴＯ４には、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化発振を励起するために必要なスピントルク電流を印加するための第１電流印加機構１０５ａ及び第２電流印加機構１０５ｂが接続される。
【００５３】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉ１は、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉ１によって第１自由層１０１ａの磁化が発振する。
第２電流印加機構１０５ｂから印加される電流ｉ２は、第３導電部１０４ａから第２積層体ＳＢ２を−Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第２電流印加機構１０５ｂに戻る。この電流ｉ２によって第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００５４】
すなわち、ＳＴＯ４において、第１積層体ＳＢ１に＋Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に−Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００５５】
また、ＳＴＯ４において、第１積層体ＳＢ１に−Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に＋Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は、＋Ｘ方向に電流ｉ１が流れ、−Ｘ方向に電流ｉ２が流れた場合とは反対になる。
ＳＴＯ４では、電流ｉ１及びｉ２が互いに逆向きに流れることで、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００５６】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。また、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は−Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が磁化ｍｇ１２の方向に対して反対であって、電流ｉ１の方向が電流ｉ２の方向に対して反対であれば、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００５７】
ＳＴＯ４には２つの電流印加機構（第１電流印加機構１０５ａ及び第２電流印加機構１０５ｂ）から独立して電流ｉ１及びｉ２が印加されるため、電流ｉ１及びｉ２をそれぞれ調整して第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２の発振を個別に制御することができる。
【００５８】
（第５の実施形態）
図５（ａ）〜（ｂ）は、第５の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図５（ａ）には、第５の実施形態に係るＳＴＯ５の層構造が表され、図５（ｂ）には、ＳＴＯ５を用いた回路構成が表されている。
【００５９】
図５（ａ）に表したように、ＳＴＯ５は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、を備える。
ＳＴＯ５に含まれる第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ、第２自由層１０１ｂ及び第２固定層１０３ｂはＳＴＯ４と同じであるが、配置が相違する。
ＳＴＯ５では、第１自由層１０１ａは、第１固定層１０３ａと−Ｘ方向に積層される。第２自由層１０１ｂは、第２固定層１０３ｂと＋Ｘ方向に積層される。
【００６０】
ＳＴＯ５において第１積層体ＳＢ１は、Ｘ方向と平行な方向に第２積層体ＳＢ２と並んで配置される。第１固定層１０３ａは第２固定層１０３ｂと離間している。
【００６１】
図５（ｂ）に表したように、ＳＴＯ５には、第１導電部１０４ａ、第２導電部１０４ｂ及び第３導電部１０４ｃが設けられる。
第２導電部１０４ｂは、第１固定層１０３ａと第２固定層１０３ｂとの間に設けられる。第１導電部１０４ａと第２導電部１０４ｂとの間に第１積層体ＳＢ１が設けられ、第３導電部１０４ｃと第２導電部１０４ｂとの間に第２積層体ＳＢ１が設けられる。
【００６２】
ＳＴＯ５には、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化発振を励起するために必要なスピントルク電流を印加するための第１電流印加機構１０５ａ及び第２電流印加機構１０５ａが接続される。
【００６３】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉ１は、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉ１によって第１自由層１０１ａの磁化が発振する。
第２電流印加機構１０５ｂから印加される電流ｉ２は、第３導電部１０４ａから第２積層体ＳＢ２を−Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第２電流印加機構１０５ｂに戻る。この電流ｉ２によって第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００６４】
すなわち、ＳＴＯ５において、第１積層体ＳＢ１に＋Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に−Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００６５】
また、ＳＴＯ５において、第１積層体ＳＢ１に−Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に＋Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は、＋Ｘ方向に電流ｉ１が流れ、−Ｘ方向に電流ｉ２が流れた場合とはそれぞれ反対になる。
ＳＴＯ５では、電流ｉ１及びｉ２が互いに逆向きに流れることで、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００６６】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。また、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は−Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が磁化ｍｇ１２の方向に対して反対であって、電流ｉ１の方向が電流ｉ２の方向に対して反対であれば、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００６７】
ＳＴＯ５では、ＳＴＯ５と同様に、電流ｉ１及びｉ２をそれぞれ調整して第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２の発振を個別に制御することができる。
【００６８】
（第６の実施形態）
図６（ａ）〜（ｂ）は、第６の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図６（ａ）には、第６の実施形態に係るＳＴＯ６の層構造が表され、図６（ｂ）には、ＳＴＯ６を用いた回路構成が表されている。
【００６９】
図６（ａ）に表したように、ＳＴＯ６は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、を備える。
ＳＴＯ６に含まれる第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ、第２自由層１０１ｂ及び第２固定層１０３ｂはＳＴＯ４と同じであるが、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向が相違する。
ＳＴＯ６では、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向と同じであり、例えば−Ｘ方向を向く。
【００７０】
図６（ｂ）に表したように、ＳＴＯ６には、第１導電部１０４ａ、第２導電部１０４ｂ及び第３導電部１０４ｃが設けられる。
第２導電部１０４ｂは、第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間に設けられる。第１導電部１０４ａと第２導電部１０４ｂとの間に第１積層体ＳＢ１が設けられ、第３導電部１０４ｃと第２導電部１０４ｂとの間に第２積層体ＳＢ１が設けられる。第１導電部１０４ａ及び第３導電部１０４ｂには、第１電流印加機構１０５ａが接続される。
【００７１】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉは、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉによって第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００７２】
すなわち、ＳＴＯ６において、第１積層体ＳＢ１に＋Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に＋Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００７３】
また、ＳＴＯ６において、第１積層体ＳＢ１に−Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に−Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は、＋Ｘ方向に電流ｉ１が流れ、＋Ｘ方向に電流ｉ２が流れた場合とはそれぞれ反対になる。
ＳＴＯ６では、電流ｉ１及びｉ２が互いに同じ向きに流れることで、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００７４】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向及び第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が磁化ｍｇ１２の方向と同じであって、電流ｉ１の方向が電流ｉ２の方向と同じであれば、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
第６の実施形態によれば、第１固定層１０３ａの磁化方向及び第２固定層１０３ｂの磁化方向が同一であるため、外部磁界により簡便に磁化配置が実現可能である、また、第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂを近接して配置することができる。
【００７５】
上記説明したいずれのＳＴＯ１〜ＳＴＯ６であっても、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１が、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
このように、磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１と磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２とが互いに逆になると、高周波磁界の例えばＸＹ平面内の成分が強め合うように働き、記録媒体に強い高周波磁界を印加することが可能になる。
【００７６】
図７（ａ）〜（ｄ）は、高周波磁界を例示する模式的斜視図である。
図７（ａ）〜（ｄ）では、説明の便宜上、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂによるＸＹ平面での面内磁界５０２の変化を表している。ＸＹ平面に平行な面には記録媒体５０１（例えば、垂直磁気記録媒体）が設けられている。
図７（ａ）〜（ｄ）では、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの回転する磁化ｍｇ２１及びｍｇ２２が１／４回転ずつ変化した状態を例示している。
ここで、ＸＹＺ方向において、それぞれ原点Ｏから離れる方向を表す場合には「＋」、原点Ｏに近づく方向を表す場合には「−」を付して表すものとする。
【００７７】
第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆である。また、２１の回転周期は磁化ｍｇ２２の回転周期と一致している。
【００７８】
図７（ａ）に表したように、第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１が記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と垂直な方向であって記録媒体５０１に向かう方向（−Ｚ方向）に向いており、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２が記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と垂直な方向であって記録媒体５０１から離れる方向（＋Ｚ方向）に向いているとき、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）における第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間には＋Ｘ方向に向く面内磁界５０２が発生する。
【００７９】
次に、図７（ｂ）は、図７（ａ）に表した磁化ｍｇ２１及びｍｇ２２がそれぞれ回転方向ＲＴ１及びＲＴ２に１／４回転した状態を例示している。
この場合、第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向は記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と平行な方向（−Ｙ方向）に向き、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と平行な方向（−Ｙ方向）に向く。これにより、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）における第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間には＋Ｙ方向に向く面内磁界５０２が発生する。
【００８０】
次に、図７（ｃ）は、図７（ｂ）に表した磁化ｍｇ２１及びｍｇ２２がそれぞれ回転方向ＲＴ１及びＲＴ２に１／４回転した状態を例示している。
この場合、第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向は記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と垂直な方向（＋Ｚ方向）に向き、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と垂直な方向（−Ｚ方向）に向く。これにより、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）における第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間には−Ｘ方向に向く面内磁界５０２が発生する。
【００８１】
次に、図７（ｄ）は、図７（ｃ）に表した磁化ｍｇ２１及びｍｇ２２がそれぞれ回転方向ＲＴ１及びＲＴ２に１／４回転した状態を例示している。
この場合、第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向は記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と平行な方向（＋Ｙ方向）に向き、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と平行な方向（＋Ｙ方向）に向く。これにより、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）における第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間には−Ｙ方向に向く面内磁界５０２が発生する。
【００８２】
上記のように、第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１が回転方向ＲＴ１に連続して回転し、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２が回転方向ＲＴ２に連続して回転することによって、図４（ａ）〜（ｄ）に表したように面内磁界５０２の向きが連続して変化する。その結果、面内磁化は、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）に沿って回転方向ＲＴ３に回転する。
これによって、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）では高周波磁界の面内成分が強め合うように働き、強い高周波磁界を印加することが可能になる。
【００８３】
次に、実施形態に係る高周波磁界発生素子の磁界強度について説明する。
図８は、磁界強度のシミュレーションモデルを例示する模式図である。
図８に表したように、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）をＸ方向に離間して配置し、記録媒体５０１に接近させる。第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向及び第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は、それぞれ発振により回転する。
【００８４】
第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂは、ＣｏＦｅなどの材料の典型的な値である飽和磁化１０００ｅｒｇ／ｃｍ３を有する。第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ形状は、直径４０ｎｍ、厚さ１０ｎｍの円柱ピラー型である。
【００８５】
シミュレーションでは、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂを記録媒体５０１の表面と５ｎｍの間をあけて配置し、記録媒体５０１の表面に印加される高周波磁界を、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの直下を通る媒体表面上のＸ軸に平行な線１００１上で計算する。
【００８６】
図９（ａ）〜図１０（ｂ）は、磁界強度の計算結果を例示する図である。
図９（ａ）〜図１０（ｂ）において、横軸はＸ軸に平行な線１００１上の位置、縦軸は磁界強度（エルステッド：Ｏｅ）である。
図９（ａ）は、第１の参考例に係る高周波磁界発生素子の磁界強度の計算結果である。図９（ａ）には、ＹＺ平面上を時計回りに回転する１つの自由層（第１自由層１０１ａ）から発生する高周波磁界を計算し、時計回り成分ＣＷ１と反時計回り成分ＣＣＷ１とに分解した結果が示されている。この結果から、自由層（第１自由層１０１ａ）の中心直下で支配的な回転方向が切り替わっているのがわかる。自由層（第１自由層１０１ａ）の端から数ｎｍの範囲で強い高周波磁界が得られ、その最大値はおよそ１１００（エルステッド：Ｏｅ）であった。
【００８７】
図９（ｂ）及び図１０（ａ）は、第２の参考例に係る高周波磁界発生素子の磁界強度の計算結果を例示する図である。
図９（ｂ）には、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化を位相差１８０°で同じ向きに回転させたときに発生する高周波磁界の時計回り成分ＣＷ２と反時計回り成分ＣＣＷ２とを計算した結果が示されている。
図１０（ａ）には、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化を位相差０°で同じ向きに回転させたときに発生する高周波磁界の時計回り成分ＣＷ３と反時計回り成分ＣＣＷ３とを計算した結果が示されている。
【００８８】
図９（ｂ）に表したように、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化を位相差１８０°で同じ向きに回転させた場合、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の間で時計回り成分ＣＷ２と反時計回り成分ＣＣＷ２とが同等に発生し、その最大値はおよそ１４００（Ｏｅ）であった。
時計回り成分ＣＷ２の強度は、反時計回り成分ＣＣＷ２の強度とほとんど差がないため、共鳴を利用した再生ヘッドの動作原理の一つである、磁界の回転方向を用いた共鳴の有無の検出は困難である。
【００８９】
図１０（ａ）に表したように、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化を位相差０°で同じ向きに回転させた場合、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）がまったく同じ動きをしている。したがって、１つの厚い自由層のように働き、図１５に表した第１の参考例と同様に、自由層の端で強い高周波磁界が得られ、その最大値はおよそ１６００（Ｏｅ）であった。
【００９０】
図１０（ｂ）は、実施形態に係る高周波磁界発生素子の磁界強度の計算結果を例示する図である。
図１０（ｂ）には、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化を互いに逆向きに回転させたときに発生する高周波磁界の時計回り成分ＣＷ４と反時計回り成分ＣＣＷ４とを計算した結果が示されている。２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化は、同期して互いに逆向きに回転している。
この場合、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の間で反時計回り成分ＣＣＷ４の強度が強くなり、その最大値はおよそ２２００（Ｏｅ）であった。
【００９１】
上記のように、実施形態に係る高周波磁界発生素子では、発生する高周波磁界の強度が大きく、回転方向の選択性が優れており、高周波磁界の広がりも狭い。このような特性は共鳴を利用した磁気記録にとって有用である。
【００９２】
次に、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の同期について説明する。
２つの自由層の同期の同期としては、（１）印加する電流に高周波成分を重畳して自由層の周波数を印加高周波電流の周波数に一致させる手法、（２）外部から高周波磁界を加えて自由層の周波数を印加高周波磁界の周波数に一致させる手法、（３）２つの自由層の間に働く磁気的・電気的な相互作用（２つの自由層に流れる電流による相互作用、スピン流を介した相互作用及びダイポール相互作用の少なくとも１つ）を利用する、などが挙げられる。
【００９３】
図１１（ａ）〜（ｂ）は、２つの自由層の同期方法を例示する模式図である。
なお、図１１（ａ）では、一例として図４（ａ）及び（ｂ）に例示したＳＴＯ４についての同期方法を表している。また、図１１（ａ）〜（ｂ）では、説明の便宜上、ＳＴＯ４の構成として、第１自由層１０１ａ、第２自由層１０１ｂ、第１導電部１０４ａ、第２導電部１０４ｂ及び第３導電部１０４ｃのみを表している。
【００９４】
図１１（ａ）では、上記（１）の同期方法を例示している。図１１（ａ）に表したように、ＳＴＯ４には、第１電流印加機構１０５ａ及び第２電流印加機構１０５ｂから電流ｉ１及びｉ２が印加される。この電流ｉ１及びｉ２は、直流電流（Ｉ０）に高周波電流（ＩＲＦ）が重畳されたものである。
【００９５】
ＳＴＯ４に印加する高周波電流と第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の発振とを同期させるためには、外部から印加する高周波電流の周波数と第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振周波数とが近い必要がある。そのため、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振周波数が電流に依存していることを利用し、印加する直流電流により発振周波数を調整しておき、印加高周波電流に同期させる。さらに、面内（＋Ｙ方向）に磁化を持つ固定層を第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂと第２導電部１０４ｂとの間に挿入する、または外部磁界などにより第１固定層１０３ａ及び第２固定層１０３ｂにＸ方向と直交する成分を持たせることで、スピントルクの面内成分を、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに働くようにすることにより、図７で説明した位相の条件を満たすようにすることができる。
【００９６】
図１１（ｂ）では、上記（２）の同期方法を例示している。図１１（ｂ）に表したように、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの近傍には、高周波伝送線路６０３が配置される。この高周波伝送線路６０３に、高周波電源６０４を用いて高周波信号を印加することにより、高周波磁界６０５が、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに印加される。この場合も、外部から印加する高周波磁界と第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振周波数が近い必要があるため、印加する直流電流により第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振周波数を調整する。これにより、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振周波数を印加高周波磁界に同期させる。
【００９７】
高周波伝送線路６０３は、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの＋Ｚ方向側に設置してあるため、高周波電流から発生する電流磁界は、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに対しＹ方向に印加される。この磁界と第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振とが同期することにより、図７で説明した位相の条件を満たすようにすることができる。
【００９８】
（第７の実施形態）
図１２〜図１７は、第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
図１２に表した磁気ヘッド８０１には、第１の実施形態に係るＳＴＯ１が用いられている。
磁気ヘッド８０１は、ＳＴＯ１と、主磁極７０１と、を備える。主磁極７０１は、磁気記録媒体に記録磁界を印加するものである。主磁極７０１は、記録媒体５０１に対向する第１面７０１ａと、第１面７０１ａと交わる第２面７０１ｂと、を有する。
【００９９】
磁気ヘッド８０１において、ＳＴＯ１は、主磁極７０１の第２面７０１ｂと対向して設けられる。ＳＴＯ１における第２導電部１０４ｂは、主磁極７０１と電気的に接続される。
【０１００】
磁気ヘッド８０１には、主磁極７０１を磁化させる主磁極コイル７０２と、主磁極７０１と対向するリターンパス７０４ａと、リターンパス７０４ａを磁化させるリターンパスコイル７０７ａと、が設けられる。
【０１０１】
磁気ヘッド８０１の構成では、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の間において高周波磁界は増強されるため、高周波磁界と書き込み磁界７０３との間の距離が離れている。そのため、記録媒体５０１の移動（＋Ｘ方向への移動）に対して上流側（−Ｘ方向）に第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂを配置し、媒体に高周波磁界を印加した後、書き込み磁界が印加される。
【０１０２】
ＸＹ平面上の＋Ｚ方向に向く磁化に磁気共鳴をひき起こすためには、ＸＹ平面上で反時計回りの高周波磁界を発生させる必要がある。このような高周波磁界は、第１自由層１０１ａの磁化がＹＺ平面上を時計回り、第２自由層１０１ｂの磁化が反時計回りで回転しているときに第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの間に近接する媒体表面上で発生する。
【０１０３】
この磁気ヘッド８０１においては、電流印加機構１０５ａから電流ｉを＋Ｘ方向に印加することにより上記の発振が達成される。この発生した高周波磁界を磁性体が吸収することにより、保磁力以下の磁界での磁化操作が可能である。
【０１０４】
また、ＸＹ平面上の−Ｚ方向に向く磁化に磁気共鳴をひき起こすためには、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向をそれぞれ変化させる必要がある。第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向を逆にする方法としては、以下の２つが挙げられる。
【０１０５】
＜１＞電流の方向を逆にする。書き込む向きに応じて第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに印加する電流の向きを逆にする。これにより、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振による磁化の回転方向は逆になる。
【０１０６】
＜２＞第１固定層１０３ａ及び第２固定層１０３ｂの磁化の方向を逆にする。主磁極７０１から出る磁界は記録媒体５０１に印加されると同時に第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂにも印加される。
【０１０７】
第１固定層１０３ａの保磁力を主磁極７０１から第１固定層１０３ａに印加される磁界より低く調整することにより、書き込む向きに応じて第１固定層１０３ａの磁化の方向が変わる。これにより、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向が逆になる。
【０１０８】
第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに印加される磁界を調整するには、リターンパス７０４ａ及び７０４ｂに設置されたリターンパスコイル７０７ａ及び７０７ｂに通電してもよい。
【０１０９】
図１３に表した磁気ヘッド８０２には、第２の実施形態に係るＳＴＯ２が用いられている。
磁気ヘッド８０２において、ＳＴＯ２は、主磁極７０１の第２面７０１ｂと対向して設けられる。ＳＴＯ２における第２導電部１０４ｂは、主磁極７０１と電気的に接続される。
磁気ヘッド８０２におけるその他の構成及び動作は、磁気ヘッド８０１と同様である。
【０１１０】
図１４に表した磁気ヘッド８０３には、第３の実施形態に係るＳＴＯ３が用いられている。
磁気ヘッド８０３において、ＳＴＯ３は、主磁極７０１の第２面７０１ｂと対向して設けられる。ＳＴＯ３における第２導電部１０４ｂは、主磁極７０１と電気的に接続される。
磁気ヘッド８０３におけるその他の構成及び動作は、磁気ヘッド８０２と同様である。
【０１１１】
図１５に表した磁気ヘッド８０４には、第４の実施形態に係るＳＯＴ４が用いられている。ＳＴＯ４は、主磁極７０１と共に配置される。磁気ヘッド８０４では、第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間に第２導電部１０４ｂが設けられる。第２導電部１０４ｂは、主電極７０１とが電気的に接続される。
【０１１２】
磁気ヘッド８０４には、主磁極７０１を磁化させる主磁極コイル７０２と、主磁極７０１と対向するリターンパス７０４ａ及び７０４ｂと、リターンパス７０４ａ及び７０４ｂを磁化させるリターンパスコイル７０７ａ及び７０７ｂと、が設けられる。
【０１１３】
また、主磁極７０１と第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂとの間には、流れる電流のスピンを減じる中間層７０５ａ及び７０５ｂが設けられる。これは主磁極７０１からの電流が第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂにトルクを与えないようにするためである。中間層７０５ａ及び７０５ｂには、Ｒｕなどのスピン拡散長が比較的短い材料を用いることができる。
【０１１４】
磁気ヘッド８０４では、主磁極コイル７０２に通電することにより主磁極７０１に書き込み磁界７０３が発生する。
【０１１５】
ここで、ＸＹ平面上にある、単層、または複数の層から構成される記録媒体５０１の媒体磁化７０６（ここでは＋Ｚ方向）を、書き込み磁界７０３により−Ｚ方向に操作することを考える。
【０１１６】
ＸＹ平面上の＋Ｚ方向に向いた磁化に磁気共鳴を起こすためには、ＸＹ平面上で反時計回りの高周波磁界を発生させる必要がある。このような高周波磁界は、第１自由層１０１ａの磁化がＹＺ平面上を時計回り、第２自由層１０１ｂの磁化が反時計回りで回転しているとき、２つの自由層１０１ａ及び１０１ｂの間に近接する媒体表面上で発生する。
【０１１７】
磁気ヘッド８０４の構造（第１固定層１０３ａの磁化：−Ｘ方向、第２固定層１０３ｂの磁化：＋Ｘ方向）においては、電流を第１固定層１０３ａから第１自由層１０１ａへ、また第２固定層１０３ｂから第２自由層１０１ｂへ流すことにより上記の発振が達成される。
発生する高周波磁界の周波数を媒体磁化７０６の共鳴周波数と一致させておくことにより、高周波磁界の吸収が起こり、保磁力以下の磁界での磁化操作が可能になる。
【０１１８】
また、複数の層から成る磁気媒体を使用する際、各層が異なる共鳴周波数を持つように設計することにより、印加する高周波磁界の周波数を調整することによって、選択した層にのみ共鳴を起こすことができる。結果として選択した層のみの反転磁界を低下させることができ、他の層の磁化に影響を与えることなく、選択した層の磁化の操作（書き込み）が可能である。
【０１１９】
次に、−Ｚ方向に向いた媒体磁化７０６を、書き込み磁界７０３により＋Ｚ方向に操作することを考える。
ＸＹ平面上の−Ｚ方向に向いた磁化に磁気共鳴をひき起こすためには、上記の例とは逆にＸＹ平面上で時計回りの高周波磁界を発生させる必要がある。したがって、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向もそれぞれ変化させる必要がある。第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向を逆にする方法としては、上記＜１＞及び＜２＞の２つが用いられる。
【０１２０】
なお、第１固定層１０３ａ及び第２固定層１０３ｂのそれぞれの磁化の方向、電流の方向は上記に限定されず、第１自由層１０１ａの磁化の回転方向が第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向と逆になる限り、自由に選択することができる。
【０１２１】
図１６に表した磁気ヘッド８０５には、第５の実施形態に係るＳＴＯ５が用いられている。
ＳＴＯ５は、主磁極７０１と共に配置される。磁気ヘッド８０５では、第１固定層１０３ａと第２固定層１０３ｂとの間に第２導電部１０４ｂが設けられる。第２導電部１０４ｂは、主電極７０１と電気的に接続される。
磁気ヘッド８０５におけるその他の構成及び動作は、磁気ヘッド８０４と同様である。
【０１２２】
図１７に表した磁気ヘッド８０６には、第６の実施形態に係るＳＴＯ６が用いられる。
磁気ヘッド８０６において、ＳＴＯ６は、主磁極７０１の第２面７０１ｂと対向して設けられる。ＳＴＯ６における第２導電部１０４ｂは、主磁極７０１と電気的に接続される。
磁気ヘッド８０６におけるその他の構成及び動作は、磁気ヘッド８０１と同様である。
【０１２３】
（第８の実施形態）
図１８は、第８の実施形態に係る磁気再生ヘッドを例示する模式図である。
図１８に表したように、実施形態に係る磁気再生ヘッド９００は、上記説明したいずれかの実施形態に係る高周波磁界発生素子と、この高周波磁界発生素子に流れる電流から高周波成分を検出する検出部９０２と、を備える。
図１８に表した磁気再生ヘッド９００では、一例として図４（ａ）及び（ｂ）に表したＳＴＯ４が用いられている。
【０１２４】
ＳＴＯ４に電流を印加する第１電流印加機構１０５ａには、高周波分離回路９０１ａが直列に接続されている。また、ＳＴＯ４に電流を印加する第２電流印加機構１０５ｂには、高周波分離回路９０１ｂが直列に接続されている。検出部９０２は、第１高周波分離回路９０１ａ及び第２高周波分離回路９０１ｂで分離した高周波信号に基づき、記録媒体５０１に記録された磁気情報を電気信号に変換する。
【０１２５】
磁気再生ヘッド９００に用いられるＳＴＯ４は、２つの磁性体層の磁化の相対角に応じて抵抗が変化する磁気抵抗効果素子と同様の構造になっている。そのため、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振時には、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の向きに応じてＧＨｚレベルで抵抗が変化し、その結果として高周波信号が発生する。この高周波信号を、第１高周波分離回路９０１ａ及び第２高周波分離回路９０１ｂで直流信号から分離する。分離した高周波信号を検出部９０２に入力することにより。第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の運動を電気的に検出する。
【０１２６】
図１８に示す配置（第１固定層の磁化：−Ｘ方向、第２固定層の磁化：＋Ｘ方向）においては、電流を第１固定層１０３ａから第１自由層１０１ａへ、また第２固定層１０３ｂから第２自由層１０１ｂへ流すことによりＸＹ平面上で反時計回りの高周波磁界を発生させる。
【０１２７】
この時、単層、または複数の層からなる記録媒体５０１の媒体磁化７０６が＋Ｚ方向を向いている場合、磁気共鳴がおき、エネルギーが媒体に吸収される。一方、媒体磁化７０６が−Ｚ方向を向いている場合、磁気共鳴は起きない。
【０１２８】
この磁気共鳴の有無に起因する第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の運動の変化を、検出部９０２によって検出することにより、媒体磁化７０６の向きを検出することが可能である。
【０１２９】
実施形態に係る磁気ヘッド７００及び８００、並びに磁気再生ヘッド９００は、例えば複数の層からなる記録媒体５０１に対する多層記録及び多層再生に適用することもできる。
【０１３０】
多層記録及び多層再生を行うには、複数の記録層が記録面に直交する方向に積層された記録媒体５０１を用いる。記録媒体５０１の各記録層には、それぞれ異なる磁気共鳴周波数が設定されている。例えば、各記録層の材料を変えることによって、各記録層それぞれの磁気共鳴周波数を変えることができる。
【０１３１】
実施形態に係る磁気ヘッド７００及び８００を用いて多層記録を行うには、実施形態に係る高周波磁界発生素子の電流ｉ、ｉ１及びｉ２に、記録を行う記録層の磁気共鳴周波数とほぼ等しい高周波信号を重畳する。これにより、高周波磁界発生素子から高周波磁界が発生する。
【０１３２】
この高周波磁界は、複数の記録層のうちの高周波磁界発生素子から発生する高周波磁界の周波数とほぼ等しい磁気共鳴周波数を有する記録層に対して作用する。これにより、複数の記録層のうち特定の記録層のみに書き込みが行われる。
【０１３３】
実施形態に係る磁気再生ヘッド９００を用いた多層再生を行うには、多層記録と同様に読み出し対象の記録層に設定された磁気共鳴周波数とほぼ等しい高周波信号を電流ｉ、ｉ１及びｉ２に重畳する。これにより、複数の記録層のうち特定の記録層に書き込まれた情報のみを検出部９０２で取り出すことができる。
【０１３４】
（第９の実施形態）
図１９は、第９の実施形態に係る磁気記録再生ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。
図１９に表したように、本実施形態に係る磁気記録再生ヘッド５２は、書き込みヘッド部６０と再生ヘッド部７０とを有している。
【０１３５】
書き込みヘッド部６０は、主磁極６１と、環流磁極６２と、それらの間に設けられたスピントルク発振子１０と、を有している。スピントルク発振子１０には、上記説明した実施形態に係るいずれかの高周波磁界発生素子が適用される。
【０１３６】
再生ヘッド部７０は、第１磁気シールド層７２ａと、第２磁気シールド層７２ｂと、第１磁気シールド層７２ａと第２磁気シールド層７２ｂとの間に設けられた磁気再生素子７１と、を含む。
磁気再生素子７１としては、上記説明した実施形態に係るいずれかの高周波磁界発生素子を利用することが可能である。なお、再生分解能をあげるために、磁気再生素子７１は、２枚の磁気シールド層、すなわち、第１及び第２磁気シールド層７２ａ、７２ｂの間に設置される。
上記の再生ヘッド部７０の各要素、及び、上記の書き込みヘッド部６０の各要素は、図示しないアルミナ等の絶縁体により分離される。
【０１３７】
そして、図１９に表したように、磁気記録再生ヘッド５２の主磁極媒体対向面６１ｓに対向して磁気記録媒体８０が設置される。そして、主磁極６１は、磁気記録媒体８０に記録磁界（書き込み磁界）を印加する。なお、磁気記録再生ヘッド５２の主磁極媒体対向面６１ｓは、磁気記録再生ヘッド５２に対して設置される磁気記録媒体８０に対向した主磁極６１の主面とすることができる。
【０１３８】
図１９に表したように、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６０から印加される磁界により、磁気記録層８１の磁化８３が所定の方向に制御され、書き込みがなされる。なお、この時、磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５の方向に、磁気記録再生ヘッド５２に対して相対的に移動する。
一方、再生ヘッド部７０は、磁気記録層８１の磁化の方向を読み取る。
【０１３９】
図１９に表したように、スピントルク発振子１０として上記説明した実施形態に係る高周波磁界発生素子が適用されるため、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに電流を流すことで高周波磁界を発生させることができる。第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに流す電流の密度（駆動電流密度）は、所望の発振状態になるよう適宜調整される。
【０１４０】
主磁極６１及び環流磁極６２は、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ等の、比較的、飽和磁束密度の大きい軟磁性層で構成されている。
【０１４１】
また、主磁極６１は、主磁極媒体対向面６１ｓの側の部分と、それ以外の部分の材料を別々の材料としても良い。すなわち、例えば、磁気記録媒体８０やスピントルク発振子１０に発生する磁界を大きくするため、主磁極媒体対向面６１ｓの側の部分の材料を、飽和磁束密度の特に大きいＦｅＣｏ、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＮ等とし、それ以外の部分は、特に透磁率が高いＮｉＦｅ等にしても良い。また、磁気記録媒体８０やスピントルク発振子１０に発生する磁界を大きくするため、主磁極６１の主磁極媒体対向面６１ｓの側の形状を、バックギャップ部より小さくしても良い。これにより、磁束が主磁極媒体対向面６１ｓの側の部分に集中し、高強度の磁界を発生することが可能となる。
【０１４２】
主磁極６１のコイル６３には、Ｔｉ、Ｃｕなどの電気抵抗が低く、酸化されにくい材料を用いることができる。
【０１４３】
このような構成を有する本実施形態に係る磁気記録再生ヘッド５２によれば、低電流密度で安定して発振が可能であり、かつ、面内高周波磁界の強度の高いスピントルク発振子による安定した高周波磁界が得られ、高密度の磁気記録を実現できる磁気記録ヘッドが提供できる。
【０１４４】
（第１０の実施形態）
図２０は、第１０の実施形態に係る磁気記録装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図２１（ａ）〜（ｂ）は、第１０の実施形態に係る磁気記録装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図２０に表したように、実施形態に係る磁気記録装置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、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。本実施形態に係る磁気記録装置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。
【０１４５】
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３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３は、例えば、前述した実施形態に係る磁気記録再生ヘッド５２をその先端付近に搭載している。
【０１４６】
磁気記録装置１５０には、磁気記録再生ヘッド５２に適用される上記説明した実施形態に係る高周波磁界発生素子の第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに電流を与える電流供給部１０５が設けられる。
【０１４７】
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３の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力とがつりあい、ヘッドスライダ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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。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可能となる。
【０１５０】
図２１（ａ）は、本実施形態に係る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。また、図２１（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：ＨＧＡ）１５８を例示する斜視図である。
図２１（ａ）に表したように、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とも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。
【０１５１】
また、図２１（ｂ）に表したように、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。
【０１５２】
サスペンション１５４の先端には、既に説明した実施形態に係る磁気記録再生ヘッド５２を具備するヘッドスライダ３が取り付けられている。
【０１５３】
すなわち、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、実施形態に係る磁気記録ヘッドと、前記磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダ３と、前記ヘッドスライダ３を一端に搭載するサスペンション１５４と、前記サスペンション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。
【０１５４】
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ー用、スピントルク発振子用のリード線（図示しない）を有し、このリード線とヘッドスライダ３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る。また、図示しない電極パッドが、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６１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（ダイナミックフライングハイト）用の電極パッドが２つ、スピントルク発振子１０用の電極パッドが２つ、設けられる。
【０１５５】
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２３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。
【０１５６】
このように、実施形態に係る磁気記録装置１５０は、磁気記録媒体（記録用媒体ディスク１８０）と、上記のヘッドスタックアセンブリ１６０と、前記ヘッドスタックアセンブリ１６０に搭載された磁気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と、前記磁気ヘッドの前記第１自由層１０１ａ及び前記第２自由層１０１ｂに電流を与える電流供給部１０５と、を備える。電流供給部１０５として、第１電流印加機構１０５ａ及び第２電流印加機構１０５ｂが用いられる。
【０１５７】
本実施形態に係る磁気記録装置１５０によれば、上記の実施形態のスピントルク発振子及び上記の実施形態に係る磁気記録ヘッドを用いることで、低電流密度で安定して発振が可能であり、かつ、面内高周波磁界の強度の高いスピントルク発振子による安定した高周波磁界が得られ、高密度の磁気記録を実現できる磁気記録装置が提供できる。
【０１５８】
以上説明したように、実施形態に係る高周波磁界発生素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置によれば、記録密度の向上を図ることができる。
【０１５９】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の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、高周波磁界発生素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置に含まれる各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１６０】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての高周波磁界発生素子、磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置も、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１６１】
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】
【０１６２】
１０１ａ…第１自由層、１０１ｂ…第２自由層、１０２ａ…第１中間層、１０２ｂ…第２中間層、１０２ｃ…第３中間層、１０２ｄ…第４中間層、１０３ａ…第１固定層、１０３ｂ…第２固定層、１０３ｃ…第３固定層、１０４ａ…第１導電部、１０４ｂ…第２導電部、１０４ｃ…第３導電部、１０５…電流供給部、１０５ａ…第１電流印加機構、１０５ｂ…第２電流印加機構、１５０…磁気記録装置、１９０…信号処理部、５０１…記録媒体、６０３…高周波伝送線路、６０４…高周波電源、６０５…高周波磁界、７００…磁気ヘッド、７０１，７０２…主磁極、７０１ａ…第１面、７０１ｂ…第２面、７０２…主磁極コイル、７０３…書き込み磁界、７０４ａ，７０４ｂ…リターンパス、７０５ａ，７０５ｂ…中間層、７０６…媒体磁化、７０７ａ，７０７ｂ…リターンパスコイル、８０１〜８０６…磁気ヘッド、９００…磁気再生ヘッド、９０１ａ…高周波分離回路、９０１ｂ…高周波分離回路、９０２…検出部、ＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３…回転方向、ＳＢ１…第１積層体、ＳＢ２…第２構造体、ＳＴＯ１〜ＳＴＯ６…高周波磁界発生素子、ｉ，ｉ１，ｉ２…電流、ｍｇ１１，ｍｇ１２，ｍｇ２１，ｍｇ２２…磁化
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高周波磁界発生素子、磁気ヘッド、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】
磁化状態を利用して情報の記録再生を行う磁気記録技術は、大容量、高速及び安価といった特徴を有している。近年、さらなる記録密度の向上等の観点から、特定の周波数の高周波磁界に対する磁性体の応答である磁気共鳴を用いて磁化の操作及び検出を行い、記録密度を向上させる以下のような手法が提案されている。
【０００３】
例えば、マイクロ波アシスト磁気記録方式は、磁気記録媒体の共鳴周波数付近の高周波磁界を媒体に印加し、同時に磁界を印加することにより、保磁力以下の磁界で磁化反転を行う技術である。
このような磁気記録においては、記録密度のさらなる向上が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、記録密度を向上できる高周波磁界発生素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る高周波磁界発生素子は、第１固定層と、第１自由層と、第２自由層と、を備える。
第１固定層は、磁化の方向が固定であって前記磁化の方向に第１方向と平行な成分が含まれる。
第１自由層は、前記第１固定層と積層される。第１自由層は、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる。
第２自由層は、前記第１固定層と積層される。第２自由層は、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる。
前記第１固定層は、前記第１自由層と前記第２自由層との間に設けられる。
前記第１方向は、第１固定層、第１自由層及び第２自由層の積層の方向に対して平行である。
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、前記第１自由層、前記第２自由層及び前記第１固定層に流れる電流により発振する。
前記第１自由層の前記発振における前記磁化の回転方向は、前記第２自由層の前記発振における前記磁化の回転方向に対して逆である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）〜（ｂ）は、第１の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｂ）は、第２の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図３】（ａ）〜（ｂ）は、第３の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図４】（ａ）〜（ｂ）は、第４の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図５】（ａ）〜（ｂ）は、第５の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図６】（ａ）〜（ｂ）は、第６の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、高周波磁界を例示する模式的斜視図である。
【図８】磁界強度のシミュレーションモデルを例示する模式図である。
【図９】（ａ）〜（ｂ）は、磁界強度の計算結果を例示する図である。
【図１０】（ａ）〜（ｂ）は、磁界強度の計算結果を例示する図である。
【図１１】（ａ）〜（ｂ）は、２つの自由層の同期方法を例示する模式図である。
【図１２】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１３】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１４】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１５】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１６】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１７】第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
【図１８】第８の実施形態に係る磁気再生ヘッドを例示する模式図である。
【図１９】第９の実施形態に係る磁気記録再生ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。
【図２０】第１０の実施形態に係る磁気記録装置の構成を例示する模式的斜視図である。
【図２１】（ａ）〜（ｂ）は、第１０の実施形態に係る磁気記録装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
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。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本実施形態に係る高周波磁界発生素子は、例えば、発生した磁界により情報の記録及び再生を行う磁気ヘッドに用いることができる。また、本実施形態に係る高周波磁界発生素子は、例えば、不揮発性メモリにも用いることができる。このように、本実施形態に係る高周波磁界発生素子は、高周波の磁界を発生する任意の用途に用いることができる。以下では、本実施形態に係る高周波磁界発生素子が、磁気ヘッドに用いられる場合について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｂ）は、第１の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図１（ａ）には、第１の実施形態に係る高周波磁界発生素子ＳＴＯ１の層構造が表され、図１（ｂ）には、高周波磁界発生素子ＳＴＯ１を用いた回路構成が表されている。
なお、以下の説明においては、高周波磁界発生素子ＳＴＯを単に「ＳＴＯ」とする。
【００１０】
図１（ａ）に表したように、ＳＴＯ１は、互いに積層された第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、を備える。
【００１１】
第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は固定である。磁化ｍｇ１１の方向は、第１方向と平行な成分を含む。実施形態において、第１方向は＋Ｘ方向（単に、「Ｘ方向」ともいう。）である。すなわち、第１方向は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、の積層方向に対して平行である。
なお、＋Ｘ方向と反対の方向は−Ｘ方向である。Ｘ方向と直交する方向の一つはＹ方向である。Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向はＺ方向である。
第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１は、例えば＋Ｘ方向を向く。
【００１２】
第１固定層１０３ａには面直方向に容易軸を持つ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔなどのＰｔ系の磁性体、ＣｏＣｒ系の磁性体、ＴｂＦｅ、ＴｂＣｏなどの希土類元素系の磁性体を用いることができる。
【００１３】
第１自由層１０１ａは、第１固定層１０３ａとＸ方向と平行な方向に積層される。ＳＴＯ１では、第１自由層１０１ａは、第１固定層１０３ａと−Ｘ方向に積層される。
第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向は可変である。磁化ｍｇ２１の方向は、Ｘ方向と直交する成分を含む。
【００１４】
第１固定層１０３ａと第１自由層１０１ａとの間には第１中間層１０２ａが設けられる。第１中間層１０２ａはスピントルクの輸送が行える材料であればよい。一例としてＣｕなどの金属、ＭｇＯなどの絶縁体材料が挙げられる。
ＳＴＯ１において、第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ及び第１中間層１０２ａは第１積層体ＳＢ１を構成する。
【００１５】
第２自由層１０１ｂは、第１固定層１０３ａとＸ方向と平行な方向に積層される。ＳＴＯ１では、第２自由層１０１ｂは、第１固定層１０３ａと＋Ｘ方向に積層される。
第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は可変である。磁化ｍｇ２２の方向は、Ｘ方向と直交する成分を含む。
【００１６】
第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂには発振時に高い磁界を発生する目的で、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅといった飽和磁化の高い材料を用いることができる。さらに、異方性磁界の調整、飽和磁束密度の調整のため、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂなどの材料を混ぜる、また、複数の材料を積層してもよい。
【００１７】
第１固定層１０３ａと第２自由層１０１ｂとの間には第２中間層１０２ｂが設けられる。第２中間層１０２ｂの材料は第１中間層１０２ａと同じでよい。ＳＴＯ１において、第１固定層１０３ａ、第２自由層１０１ｂ及び第２中間層１０２ｂは第２積層体ＳＢ２を構成する。
【００１８】
ＳＴＯ１において第１積層体ＳＢ１は、第１固定層１０３ａを共通として、第２積層体ＳＢ２と並んで配置される。
【００１９】
図１（ｂ）に表したように、ＳＴＯ１の第１自由層１０１ａには第１導電部１０４ａが接続され、第２自由層１０１ｂには第２導電部１０４ｂが接続される。第１導電部１０４ａ及び第２導電部１０４ｂには、第１電流印加機構１０５ａが接続される。
【００２０】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉは、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉによって第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００２１】
すなわち、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに電流ｉが流れると、スピントルクによって磁化ｍｇ２１及びｍｇ２２の方向が回転する。
【００２２】
ＳＴＯ１において、＋Ｘ方向に電流ｉが流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００２３】
また、ＳＴＯ１において、−Ｘ方向に電流ｉが流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は＋Ｘ方向に電流ｉが流れた場合とは反対になる。この場合であっても、回転方向ＲＴ１は回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００２４】
すなわち、ＳＴＯ１では、いずれの方向に電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００２５】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は−Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が−Ｘ方向を向いていても、いずれの電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００２６】
（第２の実施形態）
図２（ａ）〜（ｂ）は、第２の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図２（ａ）には、第２の実施形態に係るＳＴＯ２の層構造が表され、図２（ｂ）には、ＳＴＯ２を用いた回路構成が表されている。
【００２７】
図２（ａ）に表したように、ＳＴＯ２は、互いに積層された第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、を備える。
第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂは、ＳＴＯ１と同じである。第１中間層１０２ａ及び第２中間層１０２ｂもＳＴＯ１と同じである。
【００２８】
第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は固定である。磁化ｍｇ１２の方向は、第１方向と平行な成分を含む。第１方向は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、の積層方向（＋Ｘ方向または−Ｘ方向）に対して平行である。
第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２は、例えば−Ｘ方向を向く。
第２固定層１０３ｂと第１自由層１０１ａとの間には第３中間層１０２ｃが設けられる。
【００２９】
ＳＴＯ２において、第２固定層１０３ｂ、第１自由層１０１ａ及び第３中間層１０２ｃは第１積層体ＳＢ１を構成する。ＳＴＯ２において、第１固定層１０３ａ、第２自由層１０１ｂ及び第２中間層１０２ｂは第２積層体ＳＢ２を構成する。
ＳＴＯ２において第１積層体ＳＢ１は、第１中間層１０２ａを介してＸ方向と平行な方向に第２積層体ＳＢ２と並んで配置される。
【００３０】
図２（ｂ）に表したように、ＳＴＯ２の第２固定層１０３ｂには第１導電部１０４ａが接続され、第２自由層１０１ｂには第２導電部１０４ｂが接続される。第１導電部１０４ａ及び第２導電部１０４ｂには、第１電流印加機構１０５ａが接続される。
【００３１】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉは、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉによって第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００３２】
すなわち、ＳＴＯ２において、＋Ｘ方向に電流ｉが流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００３３】
また、ＳＴＯ２において、−Ｘ方向に電流ｉが流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は＋Ｘ方向に電流ｉが流れた場合とはそれぞれ反対になる。
ＳＴＯ２では、いずれの方向に電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００３４】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は−Ｘ方向を向いていてもよい。また、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が磁化ｍｇ１２の方向に対して反対を向いていれば、いずれの電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
第２の実施形態によれば、２つの固定層からの寄与により、発振に要する電流量を少なくすることができるという利点がある。
【００３５】
（第３の実施形態）
図３（ａ）〜（ｂ）は、第３の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図３（ａ）には、第３の実施形態に係るＳＴＯ３の層構造が表され、図３（ｂ）には、ＳＴＯ３を用いた回路構成が表されている。
【００３６】
図３（ａ）に表したように、ＳＴＯ３は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、第３固定層１０３ｃと、を備える。
第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ、第２自由層１０１ｂ及び第２固定層１０３ｂは、ＳＴＯ２と同じである。第１中間層１０２ａ、第２中間層１０２ｂ及び第３中間層１０２ｃもＳＴＯ２と同じである。
【００３７】
第３固定層１０３ｃの磁化ｍｇ１３の方向は固定である。磁化ｍｇ１３の方向は、第１方向と平行な成分を含む。第１方向は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、第３固定層１０３ｃと、の積層方向に対して平行である。第３固定層１０３ｃの磁化ｍｇ１３は、例えば−Ｘ方向を向く。
第３固定層１０３ｃと第２自由層１０１ｂとの間には第４中間層１０２ｄが設けられる。
【００３８】
ＳＴＯ３において、第２固定層１０３ｂ、第１自由層１０１ａ、第１固定層１０３ａ、第１中間層１０２ａ及び第３中間層１０２ｃは第１積層体ＳＢ１を構成する。ＳＴＯ３において、第１固定層１０３ａ、第２自由層１０１ｂ、第３固定層１０３ｃ、第２中間層１０２ｂ及び第４中間層１０２ｄは第２積層体ＳＢ２を構成する。
ＳＴＯ３において第１積層体ＳＢ１は、第１固定層１０３ａを共通として、Ｘ方向と平行な方向に第２積層体ＳＢ２と並んで配置される。
【００３９】
図３（ｂ）に表したように、ＳＴＯ３の第２固定層１０３ｂには第１導電部１０４ａが接続され、第３固定層１０３ｃには第２導電部１０４ｂが接続される。第１導電部１０４ａ及び第２導電部１０４ｂには、第１電流印加機構１０５ａが接続される。
【００４０】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉは、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉによって第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００４１】
すなわち、ＳＴＯ３において、＋Ｘ方向に電流ｉが流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００４２】
また、ＳＴＯ３において、−Ｘ方向に電流ｉが流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は＋Ｘ方向に電流ｉが流れた場合とはそれぞれ反対になる。
ＳＴＯ３では、いずれの方向に電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００４３】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は−Ｘ方向を向いていてもよい。また、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。また、第３固定層１０３ｃの磁化ｍｇ１３の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が磁化ｍｇ１２及びｍｇ１３の方向に対して反対であれば、いずれの電流ｉが流れても、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
第３の実施形態によれば、第１自由層１０１ａ、第２自由層１０１ｂに働くスピントルク量が同等になるため、２つの自由層の発振周波数が近くなるという利点がある。
【００４４】
（第４の実施形態）
図４（ａ）〜（ｂ）は、第４の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図４（ａ）には、第４の実施形態に係るＳＴＯ４の層構造が表され、図４（ｂ）には、ＳＴＯ４を用いた回路構成が表されている。
【００４５】
図４（ａ）に表したように、ＳＴＯ４は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、を備える。
第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は固定である。磁化ｍｇ１１の方向は、Ｘ方向と平行な成分を含む。第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１は、例えば−Ｘ方向を向く。
【００４６】
第１自由層１０１ａは、第１固定層１０３ａとＸ方向と平行な方向に積層される。ＳＴＯ４では、第１自由層１０１ａは、第１固定層１０３ａと＋Ｘ方向に積層される。
第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向は可変である。磁化ｍｇ２１の方向は、Ｘ方向と直交する成分を含む。
【００４７】
第１固定層１０３ａと第１自由層１０１ａとの間には第１中間層１０２ａが設けられる。ＳＴＯ４において、第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ及び第１中間層１０２ａは第１積層体ＳＢ１を構成する。
【００４８】
第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は固定である。磁化ｍｇ１２の方向は、Ｘ方向と平行な成分を含む。第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２は、例えば＋Ｘ方向を向く。
【００４９】
第２自由層１０１ｂは、第２固定層１０３ｂとＸ方向と平行な方向に積層される。ＳＴＯ４では、第２自由層１０１ｂは、第２固定層１０３ｂと−Ｘ方向に積層される。
第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は可変である。磁化ｍｇ２２の方向は、Ｘ方向と直交する成分を含む。
【００５０】
第２固定層１０３ｂと第２自由層１０１ｂとの間には第２中間層１０２ｂが設けられる。ＳＴＯ４において、第２固定層１０３ｂ、第２自由層１０１ｂ及び第２中間層１０２ｂは第２積層体ＳＢ２を構成する。
ＳＴＯ４において第１積層体ＳＢ１は、Ｘ方向と平行な方向に第２積層体ＳＢ２と並んで配置される。
【００５１】
図４（ｂ）に表したように、ＳＴＯ４には、第１導電部１０４ａ、第２導電部１０４ｂ及び第３導電部１０４ｃが設けられる。
第２導電部１０４ｂは、第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間に設けられる。第１導電部１０４ａと第２導電部１０４ｂとの間に第１積層体ＳＢ１が設けられ、第３導電部１０４ｃと第２導電部１０４ｂとの間に第２積層体ＳＢ１が設けられる。
【００５２】
ＳＴＯ４には、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化発振を励起するために必要なスピントルク電流を印加するための第１電流印加機構１０５ａ及び第２電流印加機構１０５ｂが接続される。
【００５３】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉ１は、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉ１によって第１自由層１０１ａの磁化が発振する。
第２電流印加機構１０５ｂから印加される電流ｉ２は、第３導電部１０４ａから第２積層体ＳＢ２を−Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第２電流印加機構１０５ｂに戻る。この電流ｉ２によって第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００５４】
すなわち、ＳＴＯ４において、第１積層体ＳＢ１に＋Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に−Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００５５】
また、ＳＴＯ４において、第１積層体ＳＢ１に−Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に＋Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は、＋Ｘ方向に電流ｉ１が流れ、−Ｘ方向に電流ｉ２が流れた場合とは反対になる。
ＳＴＯ４では、電流ｉ１及びｉ２が互いに逆向きに流れることで、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００５６】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。また、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は−Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が磁化ｍｇ１２の方向に対して反対であって、電流ｉ１の方向が電流ｉ２の方向に対して反対であれば、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００５７】
ＳＴＯ４には２つの電流印加機構（第１電流印加機構１０５ａ及び第２電流印加機構１０５ｂ）から独立して電流ｉ１及びｉ２が印加されるため、電流ｉ１及びｉ２をそれぞれ調整して第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２の発振を個別に制御することができる。
【００５８】
（第５の実施形態）
図５（ａ）〜（ｂ）は、第５の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図５（ａ）には、第５の実施形態に係るＳＴＯ５の層構造が表され、図５（ｂ）には、ＳＴＯ５を用いた回路構成が表されている。
【００５９】
図５（ａ）に表したように、ＳＴＯ５は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、を備える。
ＳＴＯ５に含まれる第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ、第２自由層１０１ｂ及び第２固定層１０３ｂはＳＴＯ４と同じであるが、配置が相違する。
ＳＴＯ５では、第１自由層１０１ａは、第１固定層１０３ａと−Ｘ方向に積層される。第２自由層１０１ｂは、第２固定層１０３ｂと＋Ｘ方向に積層される。
【００６０】
ＳＴＯ５において第１積層体ＳＢ１は、Ｘ方向と平行な方向に第２積層体ＳＢ２と並んで配置される。第１固定層１０３ａは第２固定層１０３ｂと離間している。
【００６１】
図５（ｂ）に表したように、ＳＴＯ５には、第１導電部１０４ａ、第２導電部１０４ｂ及び第３導電部１０４ｃが設けられる。
第２導電部１０４ｂは、第１固定層１０３ａと第２固定層１０３ｂとの間に設けられる。第１導電部１０４ａと第２導電部１０４ｂとの間に第１積層体ＳＢ１が設けられ、第３導電部１０４ｃと第２導電部１０４ｂとの間に第２積層体ＳＢ１が設けられる。
【００６２】
ＳＴＯ５には、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化発振を励起するために必要なスピントルク電流を印加するための第１電流印加機構１０５ａ及び第２電流印加機構１０５ａが接続される。
【００６３】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉ１は、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉ１によって第１自由層１０１ａの磁化が発振する。
第２電流印加機構１０５ｂから印加される電流ｉ２は、第３導電部１０４ａから第２積層体ＳＢ２を−Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第２電流印加機構１０５ｂに戻る。この電流ｉ２によって第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００６４】
すなわち、ＳＴＯ５において、第１積層体ＳＢ１に＋Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に−Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００６５】
また、ＳＴＯ５において、第１積層体ＳＢ１に−Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に＋Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は、＋Ｘ方向に電流ｉ１が流れ、−Ｘ方向に電流ｉ２が流れた場合とはそれぞれ反対になる。
ＳＴＯ５では、電流ｉ１及びｉ２が互いに逆向きに流れることで、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００６６】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。また、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は−Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が磁化ｍｇ１２の方向に対して反対であって、電流ｉ１の方向が電流ｉ２の方向に対して反対であれば、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００６７】
ＳＴＯ５では、ＳＴＯ５と同様に、電流ｉ１及びｉ２をそれぞれ調整して第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２の発振を個別に制御することができる。
【００６８】
（第６の実施形態）
図６（ａ）〜（ｂ）は、第６の実施形態に係る高周波磁界発生素子を例示する模式図である。
図６（ａ）には、第６の実施形態に係るＳＴＯ６の層構造が表され、図６（ｂ）には、ＳＴＯ６を用いた回路構成が表されている。
【００６９】
図６（ａ）に表したように、ＳＴＯ６は、第１固定層１０３ａと、第１自由層１０１ａと、第２自由層１０１ｂと、第２固定層１０３ｂと、を備える。
ＳＴＯ６に含まれる第１固定層１０３ａ、第１自由層１０１ａ、第２自由層１０１ｂ及び第２固定層１０３ｂはＳＴＯ４と同じであるが、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向が相違する。
ＳＴＯ６では、第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向と同じであり、例えば−Ｘ方向を向く。
【００７０】
図６（ｂ）に表したように、ＳＴＯ６には、第１導電部１０４ａ、第２導電部１０４ｂ及び第３導電部１０４ｃが設けられる。
第２導電部１０４ｂは、第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間に設けられる。第１導電部１０４ａと第２導電部１０４ｂとの間に第１積層体ＳＢ１が設けられ、第３導電部１０４ｃと第２導電部１０４ｂとの間に第２積層体ＳＢ１が設けられる。第１導電部１０４ａ及び第３導電部１０４ｂには、第１電流印加機構１０５ａが接続される。
【００７１】
第１電流印加機構１０５ａから印加される電流ｉは、第１導電部１０４ａから第１積層体ＳＢ１及び第２積層体ＳＢ２を＋Ｘ方向に流れ、第２導電部１０４ｂから第１電流印加機構１０５ａに戻る。この電流ｉによって第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化が発振する。
【００７２】
すなわち、ＳＴＯ６において、第１積層体ＳＢ１に＋Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に＋Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
【００７３】
また、ＳＴＯ６において、第１積層体ＳＢ１に−Ｘ方向の電流ｉ１が流れ、第２積層体ＳＢ２に−Ｘ方向の電流ｉ２が流れると、回転方向ＲＴ１及び回転方向ＲＴ２は、＋Ｘ方向に電流ｉ１が流れ、＋Ｘ方向に電流ｉ２が流れた場合とはそれぞれ反対になる。
ＳＴＯ６では、電流ｉ１及びｉ２が互いに同じ向きに流れることで、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
【００７４】
なお、第１固定層１０３ａの磁化ｍｇ１１の方向及び第２固定層１０３ｂの磁化ｍｇ１２の方向は＋Ｘ方向を向いていてもよい。磁化ｍｇ１１の方向が磁化ｍｇ１２の方向と同じであって、電流ｉ１の方向が電流ｉ２の方向と同じであれば、回転方向ＲＴ１と回転方向ＲＴ２とは互いに逆向きになる。
第６の実施形態によれば、第１固定層１０３ａの磁化方向及び第２固定層１０３ｂの磁化方向が同一であるため、外部磁界により簡便に磁化配置が実現可能である、また、第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂを近接して配置することができる。
【００７５】
上記説明したいずれのＳＴＯ１〜ＳＴＯ６であっても、第１自由層１０１ａの発振における磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１が、第２自由層１０１ｂの発振における磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆になる。
このように、磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１と磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２とが互いに逆になると、高周波磁界の例えばＸＹ平面内の成分が強め合うように働き、記録媒体に強い高周波磁界を印加することが可能になる。
【００７６】
図７（ａ）〜（ｄ）は、高周波磁界を例示する模式的斜視図である。
図７（ａ）〜（ｄ）では、説明の便宜上、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂによるＸＹ平面での面内磁界５０２の変化を表している。ＸＹ平面に平行な面には記録媒体５０１（例えば、垂直磁気記録媒体）が設けられている。
図７（ａ）〜（ｄ）では、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの回転する磁化ｍｇ２１及びｍｇ２２が１／４回転ずつ変化した状態を例示している。
ここで、ＸＹＺ方向において、それぞれ原点Ｏから離れる方向を表す場合には「＋」、原点Ｏに近づく方向を表す場合には「−」を付して表すものとする。
【００７７】
第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の回転方向ＲＴ１は、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の回転方向ＲＴ２に対して逆である。また、２１の回転周期は磁化ｍｇ２２の回転周期と一致している。
【００７８】
図７（ａ）に表したように、第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１が記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と垂直な方向であって記録媒体５０１に向かう方向（−Ｚ方向）に向いており、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２が記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と垂直な方向であって記録媒体５０１から離れる方向（＋Ｚ方向）に向いているとき、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）における第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間には＋Ｘ方向に向く面内磁界５０２が発生する。
【００７９】
次に、図７（ｂ）は、図７（ａ）に表した磁化ｍｇ２１及びｍｇ２２がそれぞれ回転方向ＲＴ１及びＲＴ２に１／４回転した状態を例示している。
この場合、第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向は記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と平行な方向（−Ｙ方向）に向き、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と平行な方向（−Ｙ方向）に向く。これにより、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）における第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間には＋Ｙ方向に向く面内磁界５０２が発生する。
【００８０】
次に、図７（ｃ）は、図７（ｂ）に表した磁化ｍｇ２１及びｍｇ２２がそれぞれ回転方向ＲＴ１及びＲＴ２に１／４回転した状態を例示している。
この場合、第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向は記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と垂直な方向（＋Ｚ方向）に向き、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と垂直な方向（−Ｚ方向）に向く。これにより、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）における第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間には−Ｘ方向に向く面内磁界５０２が発生する。
【００８１】
次に、図７（ｄ）は、図７（ｃ）に表した磁化ｍｇ２１及びｍｇ２２がそれぞれ回転方向ＲＴ１及びＲＴ２に１／４回転した状態を例示している。
この場合、第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向は記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と平行な方向（＋Ｙ方向）に向き、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）と平行な方向（＋Ｙ方向）に向く。これにより、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）における第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間には−Ｙ方向に向く面内磁界５０２が発生する。
【００８２】
上記のように、第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１が回転方向ＲＴ１に連続して回転し、第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２が回転方向ＲＴ２に連続して回転することによって、図４（ａ）〜（ｄ）に表したように面内磁界５０２の向きが連続して変化する。その結果、面内磁化は、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）に沿って回転方向ＲＴ３に回転する。
これによって、記録媒体５０１の面（ＸＹ面）では高周波磁界の面内成分が強め合うように働き、強い高周波磁界を印加することが可能になる。
【００８３】
次に、実施形態に係る高周波磁界発生素子の磁界強度について説明する。
図８は、磁界強度のシミュレーションモデルを例示する模式図である。
図８に表したように、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）をＸ方向に離間して配置し、記録媒体５０１に接近させる。第１自由層１０１ａの磁化ｍｇ２１の方向及び第２自由層１０１ｂの磁化ｍｇ２２の方向は、それぞれ発振により回転する。
【００８４】
第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂは、ＣｏＦｅなどの材料の典型的な値である飽和磁化１０００ｅｒｇ／ｃｍ３を有する。第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ形状は、直径４０ｎｍ、厚さ１０ｎｍの円柱ピラー型である。
【００８５】
シミュレーションでは、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂを記録媒体５０１の表面と５ｎｍの間をあけて配置し、記録媒体５０１の表面に印加される高周波磁界を、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの直下を通る媒体表面上のＸ軸に平行な線１００１上で計算する。
【００８６】
図９（ａ）〜図１０（ｂ）は、磁界強度の計算結果を例示する図である。
図９（ａ）〜図１０（ｂ）において、横軸はＸ軸に平行な線１００１上の位置、縦軸は磁界強度（エルステッド：Ｏｅ）である。
図９（ａ）は、第１の参考例に係る高周波磁界発生素子の磁界強度の計算結果である。図９（ａ）には、ＹＺ平面上を時計回りに回転する１つの自由層（第１自由層１０１ａ）から発生する高周波磁界を計算し、時計回り成分ＣＷ１と反時計回り成分ＣＣＷ１とに分解した結果が示されている。この結果から、自由層（第１自由層１０１ａ）の中心直下で支配的な回転方向が切り替わっているのがわかる。自由層（第１自由層１０１ａ）の端から数ｎｍの範囲で強い高周波磁界が得られ、その最大値はおよそ１１００（エルステッド：Ｏｅ）であった。
【００８７】
図９（ｂ）及び図１０（ａ）は、第２の参考例に係る高周波磁界発生素子の磁界強度の計算結果を例示する図である。
図９（ｂ）には、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化を位相差１８０°で同じ向きに回転させたときに発生する高周波磁界の時計回り成分ＣＷ２と反時計回り成分ＣＣＷ２とを計算した結果が示されている。
図１０（ａ）には、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化を位相差０°で同じ向きに回転させたときに発生する高周波磁界の時計回り成分ＣＷ３と反時計回り成分ＣＣＷ３とを計算した結果が示されている。
【００８８】
図９（ｂ）に表したように、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化を位相差１８０°で同じ向きに回転させた場合、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の間で時計回り成分ＣＷ２と反時計回り成分ＣＣＷ２とが同等に発生し、その最大値はおよそ１４００（Ｏｅ）であった。
時計回り成分ＣＷ２の強度は、反時計回り成分ＣＣＷ２の強度とほとんど差がないため、共鳴を利用した再生ヘッドの動作原理の一つである、磁界の回転方向を用いた共鳴の有無の検出は困難である。
【００８９】
図１０（ａ）に表したように、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化を位相差０°で同じ向きに回転させた場合、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）がまったく同じ動きをしている。したがって、１つの厚い自由層のように働き、図１５に表した第１の参考例と同様に、自由層の端で強い高周波磁界が得られ、その最大値はおよそ１６００（Ｏｅ）であった。
【００９０】
図１０（ｂ）は、実施形態に係る高周波磁界発生素子の磁界強度の計算結果を例示する図である。
図１０（ｂ）には、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化を互いに逆向きに回転させたときに発生する高周波磁界の時計回り成分ＣＷ４と反時計回り成分ＣＣＷ４とを計算した結果が示されている。２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の磁化は、同期して互いに逆向きに回転している。
この場合、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の間で反時計回り成分ＣＣＷ４の強度が強くなり、その最大値はおよそ２２００（Ｏｅ）であった。
【００９１】
上記のように、実施形態に係る高周波磁界発生素子では、発生する高周波磁界の強度が大きく、回転方向の選択性が優れており、高周波磁界の広がりも狭い。このような特性は共鳴を利用した磁気記録にとって有用である。
【００９２】
次に、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の同期について説明する。
２つの自由層の同期の同期としては、（１）印加する電流に高周波成分を重畳して自由層の周波数を印加高周波電流の周波数に一致させる手法、（２）外部から高周波磁界を加えて自由層の周波数を印加高周波磁界の周波数に一致させる手法、（３）２つの自由層の間に働く磁気的・電気的な相互作用（２つの自由層に流れる電流による相互作用、スピン流を介した相互作用及びダイポール相互作用の少なくとも１つ）を利用する、などが挙げられる。
【００９３】
図１１（ａ）〜（ｂ）は、２つの自由層の同期方法を例示する模式図である。
なお、図１１（ａ）では、一例として図４（ａ）及び（ｂ）に例示したＳＴＯ４についての同期方法を表している。また、図１１（ａ）〜（ｂ）では、説明の便宜上、ＳＴＯ４の構成として、第１自由層１０１ａ、第２自由層１０１ｂ、第１導電部１０４ａ、第２導電部１０４ｂ及び第３導電部１０４ｃのみを表している。
【００９４】
図１１（ａ）では、上記（１）の同期方法を例示している。図１１（ａ）に表したように、ＳＴＯ４には、第１電流印加機構１０５ａ及び第２電流印加機構１０５ｂから電流ｉ１及びｉ２が印加される。この電流ｉ１及びｉ２は、直流電流（Ｉ０）に高周波電流（ＩＲＦ）が重畳されたものである。
【００９５】
ＳＴＯ４に印加する高周波電流と第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の発振とを同期させるためには、外部から印加する高周波電流の周波数と第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振周波数とが近い必要がある。そのため、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振周波数が電流に依存していることを利用し、印加する直流電流により発振周波数を調整しておき、印加高周波電流に同期させる。さらに、面内（＋Ｙ方向）に磁化を持つ固定層を第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂと第２導電部１０４ｂとの間に挿入する、または外部磁界などにより第１固定層１０３ａ及び第２固定層１０３ｂにＸ方向と直交する成分を持たせることで、スピントルクの面内成分を、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに働くようにすることにより、図７で説明した位相の条件を満たすようにすることができる。
【００９６】
図１１（ｂ）では、上記（２）の同期方法を例示している。図１１（ｂ）に表したように、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの近傍には、高周波伝送線路６０３が配置される。この高周波伝送線路６０３に、高周波電源６０４を用いて高周波信号を印加することにより、高周波磁界６０５が、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに印加される。この場合も、外部から印加する高周波磁界と第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振周波数が近い必要があるため、印加する直流電流により第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振周波数を調整する。これにより、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振周波数を印加高周波磁界に同期させる。
【００９７】
高周波伝送線路６０３は、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの＋Ｚ方向側に設置してあるため、高周波電流から発生する電流磁界は、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに対しＹ方向に印加される。この磁界と第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振とが同期することにより、図７で説明した位相の条件を満たすようにすることができる。
【００９８】
（第７の実施形態）
図１２〜図１７は、第７の実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式図である。
図１２に表した磁気ヘッド８０１には、第１の実施形態に係るＳＴＯ１が用いられている。
磁気ヘッド８０１は、ＳＴＯ１と、主磁極７０１と、を備える。主磁極７０１は、磁気記録媒体に記録磁界を印加するものである。主磁極７０１は、記録媒体５０１に対向する第１面７０１ａと、第１面７０１ａと交わる第２面７０１ｂと、を有する。
【００９９】
磁気ヘッド８０１において、ＳＴＯ１は、主磁極７０１の第２面７０１ｂと対向して設けられる。ＳＴＯ１における第２導電部１０４ｂは、主磁極７０１と電気的に接続される。
【０１００】
磁気ヘッド８０１には、主磁極７０１を磁化させる主磁極コイル７０２と、主磁極７０１と対向するリターンパス７０４ａと、リターンパス７０４ａを磁化させるリターンパスコイル７０７ａと、が設けられる。
【０１０１】
磁気ヘッド８０１の構成では、２つの自由層（第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂ）の間において高周波磁界は増強されるため、高周波磁界と書き込み磁界７０３との間の距離が離れている。そのため、記録媒体５０１の移動（＋Ｘ方向への移動）に対して上流側（−Ｘ方向）に第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂを配置し、媒体に高周波磁界を印加した後、書き込み磁界が印加される。
【０１０２】
ＸＹ平面上の＋Ｚ方向に向く磁化に磁気共鳴をひき起こすためには、ＸＹ平面上で反時計回りの高周波磁界を発生させる必要がある。このような高周波磁界は、第１自由層１０１ａの磁化がＹＺ平面上を時計回り、第２自由層１０１ｂの磁化が反時計回りで回転しているときに第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの間に近接する媒体表面上で発生する。
【０１０３】
この磁気ヘッド８０１においては、電流印加機構１０５ａから電流ｉを＋Ｘ方向に印加することにより上記の発振が達成される。この発生した高周波磁界を磁性体が吸収することにより、保磁力以下の磁界での磁化操作が可能である。
【０１０４】
また、ＸＹ平面上の−Ｚ方向に向く磁化に磁気共鳴をひき起こすためには、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向をそれぞれ変化させる必要がある。第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向を逆にする方法としては、以下の２つが挙げられる。
【０１０５】
＜１＞電流の方向を逆にする。書き込む向きに応じて第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに印加する電流の向きを逆にする。これにより、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振による磁化の回転方向は逆になる。
【０１０６】
＜２＞第１固定層１０３ａ及び第２固定層１０３ｂの磁化の方向を逆にする。主磁極７０１から出る磁界は記録媒体５０１に印加されると同時に第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂにも印加される。
【０１０７】
第１固定層１０３ａの保磁力を主磁極７０１から第１固定層１０３ａに印加される磁界より低く調整することにより、書き込む向きに応じて第１固定層１０３ａの磁化の方向が変わる。これにより、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向が逆になる。
【０１０８】
第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに印加される磁界を調整するには、リターンパス７０４ａ及び７０４ｂに設置されたリターンパスコイル７０７ａ及び７０７ｂに通電してもよい。
【０１０９】
図１３に表した磁気ヘッド８０２には、第２の実施形態に係るＳＴＯ２が用いられている。
磁気ヘッド８０２において、ＳＴＯ２は、主磁極７０１の第２面７０１ｂと対向して設けられる。ＳＴＯ２における第２導電部１０４ｂは、主磁極７０１と電気的に接続される。
磁気ヘッド８０２におけるその他の構成及び動作は、磁気ヘッド８０１と同様である。
【０１１０】
図１４に表した磁気ヘッド８０３には、第３の実施形態に係るＳＴＯ３が用いられている。
磁気ヘッド８０３において、ＳＴＯ３は、主磁極７０１の第２面７０１ｂと対向して設けられる。ＳＴＯ３における第２導電部１０４ｂは、主磁極７０１と電気的に接続される。
磁気ヘッド８０３におけるその他の構成及び動作は、磁気ヘッド８０２と同様である。
【０１１１】
図１５に表した磁気ヘッド８０４には、第４の実施形態に係るＳＯＴ４が用いられている。ＳＴＯ４は、主磁極７０１と共に配置される。磁気ヘッド８０４では、第１自由層１０１ａと第２自由層１０１ｂとの間に第２導電部１０４ｂが設けられる。第２導電部１０４ｂは、主電極７０１とが電気的に接続される。
【０１１２】
磁気ヘッド８０４には、主磁極７０１を磁化させる主磁極コイル７０２と、主磁極７０１と対向するリターンパス７０４ａ及び７０４ｂと、リターンパス７０４ａ及び７０４ｂを磁化させるリターンパスコイル７０７ａ及び７０７ｂと、が設けられる。
【０１１３】
また、主磁極７０１と第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂとの間には、流れる電流のスピンを減じる中間層７０５ａ及び７０５ｂが設けられる。これは主磁極７０１からの電流が第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂにトルクを与えないようにするためである。中間層７０５ａ及び７０５ｂには、Ｒｕなどのスピン拡散長が比較的短い材料を用いることができる。
【０１１４】
磁気ヘッド８０４では、主磁極コイル７０２に通電することにより主磁極７０１に書き込み磁界７０３が発生する。
【０１１５】
ここで、ＸＹ平面上にある、単層、または複数の層から構成される記録媒体５０１の媒体磁化７０６（ここでは＋Ｚ方向）を、書き込み磁界７０３により−Ｚ方向に操作することを考える。
【０１１６】
ＸＹ平面上の＋Ｚ方向に向いた磁化に磁気共鳴を起こすためには、ＸＹ平面上で反時計回りの高周波磁界を発生させる必要がある。このような高周波磁界は、第１自由層１０１ａの磁化がＹＺ平面上を時計回り、第２自由層１０１ｂの磁化が反時計回りで回転しているとき、２つの自由層１０１ａ及び１０１ｂの間に近接する媒体表面上で発生する。
【０１１７】
磁気ヘッド８０４の構造（第１固定層１０３ａの磁化：−Ｘ方向、第２固定層１０３ｂの磁化：＋Ｘ方向）においては、電流を第１固定層１０３ａから第１自由層１０１ａへ、また第２固定層１０３ｂから第２自由層１０１ｂへ流すことにより上記の発振が達成される。
発生する高周波磁界の周波数を媒体磁化７０６の共鳴周波数と一致させておくことにより、高周波磁界の吸収が起こり、保磁力以下の磁界での磁化操作が可能になる。
【０１１８】
また、複数の層から成る磁気媒体を使用する際、各層が異なる共鳴周波数を持つように設計することにより、印加する高周波磁界の周波数を調整することによって、選択した層にのみ共鳴を起こすことができる。結果として選択した層のみの反転磁界を低下させることができ、他の層の磁化に影響を与えることなく、選択した層の磁化の操作（書き込み）が可能である。
【０１１９】
次に、−Ｚ方向に向いた媒体磁化７０６を、書き込み磁界７０３により＋Ｚ方向に操作することを考える。
ＸＹ平面上の−Ｚ方向に向いた磁化に磁気共鳴をひき起こすためには、上記の例とは逆にＸＹ平面上で時計回りの高周波磁界を発生させる必要がある。したがって、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向もそれぞれ変化させる必要がある。第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向を逆にする方法としては、上記＜１＞及び＜２＞の２つが用いられる。
【０１２０】
なお、第１固定層１０３ａ及び第２固定層１０３ｂのそれぞれの磁化の方向、電流の方向は上記に限定されず、第１自由層１０１ａの磁化の回転方向が第２自由層１０１ｂの磁化の回転方向と逆になる限り、自由に選択することができる。
【０１２１】
図１６に表した磁気ヘッド８０５には、第５の実施形態に係るＳＴＯ５が用いられている。
ＳＴＯ５は、主磁極７０１と共に配置される。磁気ヘッド８０５では、第１固定層１０３ａと第２固定層１０３ｂとの間に第２導電部１０４ｂが設けられる。第２導電部１０４ｂは、主電極７０１と電気的に接続される。
磁気ヘッド８０５におけるその他の構成及び動作は、磁気ヘッド８０４と同様である。
【０１２２】
図１７に表した磁気ヘッド８０６には、第６の実施形態に係るＳＴＯ６が用いられる。
磁気ヘッド８０６において、ＳＴＯ６は、主磁極７０１の第２面７０１ｂと対向して設けられる。ＳＴＯ６における第２導電部１０４ｂは、主磁極７０１と電気的に接続される。
磁気ヘッド８０６におけるその他の構成及び動作は、磁気ヘッド８０１と同様である。
【０１２３】
（第８の実施形態）
図１８は、第８の実施形態に係る磁気再生ヘッドを例示する模式図である。
図１８に表したように、実施形態に係る磁気再生ヘッド９００は、上記説明したいずれかの実施形態に係る高周波磁界発生素子と、この高周波磁界発生素子に流れる電流から高周波成分を検出する検出部９０２と、を備える。
図１８に表した磁気再生ヘッド９００では、一例として図４（ａ）及び（ｂ）に表したＳＴＯ４が用いられている。
【０１２４】
ＳＴＯ４に電流を印加する第１電流印加機構１０５ａには、高周波分離回路９０１ａが直列に接続されている。また、ＳＴＯ４に電流を印加する第２電流印加機構１０５ｂには、高周波分離回路９０１ｂが直列に接続されている。検出部９０２は、第１高周波分離回路９０１ａ及び第２高周波分離回路９０１ｂで分離した高周波信号に基づき、記録媒体５０１に記録された磁気情報を電気信号に変換する。
【０１２５】
磁気再生ヘッド９００に用いられるＳＴＯ４は、２つの磁性体層の磁化の相対角に応じて抵抗が変化する磁気抵抗効果素子と同様の構造になっている。そのため、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの発振時には、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の向きに応じてＧＨｚレベルで抵抗が変化し、その結果として高周波信号が発生する。この高周波信号を、第１高周波分離回路９０１ａ及び第２高周波分離回路９０１ｂで直流信号から分離する。分離した高周波信号を検出部９０２に入力することにより。第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の運動を電気的に検出する。
【０１２６】
図１８に示す配置（第１固定層の磁化：−Ｘ方向、第２固定層の磁化：＋Ｘ方向）においては、電流を第１固定層１０３ａから第１自由層１０１ａへ、また第２固定層１０３ｂから第２自由層１０１ｂへ流すことによりＸＹ平面上で反時計回りの高周波磁界を発生させる。
【０１２７】
この時、単層、または複数の層からなる記録媒体５０１の媒体磁化７０６が＋Ｚ方向を向いている場合、磁気共鳴がおき、エネルギーが媒体に吸収される。一方、媒体磁化７０６が−Ｚ方向を向いている場合、磁気共鳴は起きない。
【０１２８】
この磁気共鳴の有無に起因する第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂの磁化の運動の変化を、検出部９０２によって検出することにより、媒体磁化７０６の向きを検出することが可能である。
【０１２９】
実施形態に係る磁気ヘッド７００及び８００、並びに磁気再生ヘッド９００は、例えば複数の層からなる記録媒体５０１に対する多層記録及び多層再生に適用することもできる。
【０１３０】
多層記録及び多層再生を行うには、複数の記録層が記録面に直交する方向に積層された記録媒体５０１を用いる。記録媒体５０１の各記録層には、それぞれ異なる磁気共鳴周波数が設定されている。例えば、各記録層の材料を変えることによって、各記録層それぞれの磁気共鳴周波数を変えることができる。
【０１３１】
実施形態に係る磁気ヘッド７００及び８００を用いて多層記録を行うには、実施形態に係る高周波磁界発生素子の電流ｉ、ｉ１及びｉ２に、記録を行う記録層の磁気共鳴周波数とほぼ等しい高周波信号を重畳する。これにより、高周波磁界発生素子から高周波磁界が発生する。
【０１３２】
この高周波磁界は、複数の記録層のうちの高周波磁界発生素子から発生する高周波磁界の周波数とほぼ等しい磁気共鳴周波数を有する記録層に対して作用する。これにより、複数の記録層のうち特定の記録層のみに書き込みが行われる。
【０１３３】
実施形態に係る磁気再生ヘッド９００を用いた多層再生を行うには、多層記録と同様に読み出し対象の記録層に設定された磁気共鳴周波数とほぼ等しい高周波信号を電流ｉ、ｉ１及びｉ２に重畳する。これにより、複数の記録層のうち特定の記録層に書き込まれた情報のみを検出部９０２で取り出すことができる。
【０１３４】
（第９の実施形態）
図１９は、第９の実施形態に係る磁気記録再生ヘッドの構成を例示する模式的斜視図である。
図１９に表したように、本実施形態に係る磁気記録再生ヘッド５２は、書き込みヘッド部６０と再生ヘッド部７０とを有している。
【０１３５】
書き込みヘッド部６０は、主磁極６１と、環流磁極６２と、それらの間に設けられたスピントルク発振子１０と、を有している。スピントルク発振子１０には、上記説明した実施形態に係るいずれかの高周波磁界発生素子が適用される。
【０１３６】
再生ヘッド部７０は、第１磁気シールド層７２ａと、第２磁気シールド層７２ｂと、第１磁気シールド層７２ａと第２磁気シールド層７２ｂとの間に設けられた磁気再生素子７１と、を含む。
磁気再生素子７１としては、上記説明した実施形態に係るいずれかの高周波磁界発生素子を利用することが可能である。なお、再生分解能をあげるために、磁気再生素子７１は、２枚の磁気シールド層、すなわち、第１及び第２磁気シールド層７２ａ、７２ｂの間に設置される。
上記の再生ヘッド部７０の各要素、及び、上記の書き込みヘッド部６０の各要素は、図示しないアルミナ等の絶縁体により分離される。
【０１３７】
そして、図１９に表したように、磁気記録再生ヘッド５２の主磁極媒体対向面６１ｓに対向して磁気記録媒体８０が設置される。そして、主磁極６１は、磁気記録媒体８０に記録磁界（書き込み磁界）を印加する。なお、磁気記録再生ヘッド５２の主磁極媒体対向面６１ｓは、磁気記録再生ヘッド５２に対して設置される磁気記録媒体８０に対向した主磁極６１の主面とすることができる。
【０１３８】
図１９に表したように、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６０から印加される磁界により、磁気記録層８１の磁化８３が所定の方向に制御され、書き込みがなされる。なお、この時、磁気記録媒体８０は、媒体移動方向８５の方向に、磁気記録再生ヘッド５２に対して相対的に移動する。
一方、再生ヘッド部７０は、磁気記録層８１の磁化の方向を読み取る。
【０１３９】
図１９に表したように、スピントルク発振子１０として上記説明した実施形態に係る高周波磁界発生素子が適用されるため、第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに電流を流すことで高周波磁界を発生させることができる。第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに流す電流の密度（駆動電流密度）は、所望の発振状態になるよう適宜調整される。
【０１４０】
主磁極６１及び環流磁極６２は、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ等の、比較的、飽和磁束密度の大きい軟磁性層で構成されている。
【０１４１】
また、主磁極６１は、主磁極媒体対向面６１ｓの側の部分と、それ以外の部分の材料を別々の材料としても良い。すなわち、例えば、磁気記録媒体８０やスピントルク発振子１０に発生する磁界を大きくするため、主磁極媒体対向面６１ｓの側の部分の材料を、飽和磁束密度の特に大きいＦｅＣｏ、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＮ等とし、それ以外の部分は、特に透磁率が高いＮｉＦｅ等にしても良い。また、磁気記録媒体８０やスピントルク発振子１０に発生する磁界を大きくするため、主磁極６１の主磁極媒体対向面６１ｓの側の形状を、バックギャップ部より小さくしても良い。これにより、磁束が主磁極媒体対向面６１ｓの側の部分に集中し、高強度の磁界を発生することが可能となる。
【０１４２】
主磁極６１のコイル６３には、Ｔｉ、Ｃｕなどの電気抵抗が低く、酸化されにくい材料を用いることができる。
【０１４３】
このような構成を有する本実施形態に係る磁気記録再生ヘッド５２によれば、低電流密度で安定して発振が可能であり、かつ、面内高周波磁界の強度の高いスピントルク発振子による安定した高周波磁界が得られ、高密度の磁気記録を実現できる磁気記録ヘッドが提供できる。
【０１４４】
（第１０の実施形態）
図２０は、第１０の実施形態に係る磁気記録装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図２１（ａ）〜（ｂ）は、第１０の実施形態に係る磁気記録装置の一部の構成を例示する模式的斜視図である。
図２０に表したように、実施形態に係る磁気記録装置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、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。本実施形態に係る磁気記録装置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。
【０１４５】
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３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３は、例えば、前述した実施形態に係る磁気記録再生ヘッド５２をその先端付近に搭載している。
【０１４６】
磁気記録装置１５０には、磁気記録再生ヘッド５２に適用される上記説明した実施形態に係る高周波磁界発生素子の第１自由層１０１ａ及び第２自由層１０１ｂに電流を与える電流供給部１０５が設けられる。
【０１４７】
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３の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力とがつりあい、ヘッドスライダ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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。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可能となる。
【０１５０】
図２１（ａ）は、本実施形態に係る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。また、図２１（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：ＨＧＡ）１５８を例示する斜視図である。
図２１（ａ）に表したように、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とも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。
【０１５１】
また、図２１（ｂ）に表したように、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。
【０１５２】
サスペンション１５４の先端には、既に説明した実施形態に係る磁気記録再生ヘッド５２を具備するヘッドスライダ３が取り付けられている。
【０１５３】
すなわち、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリ（ヘッドジンバルアセンブリ）１５８は、実施形態に係る磁気記録ヘッドと、前記磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダ３と、前記ヘッドスライダ３を一端に搭載するサスペンション１５４と、前記サスペンション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。
【０１５４】
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ー用、スピントルク発振子用のリード線（図示しない）を有し、このリード線とヘッドスライダ３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る。また、図示しない電極パッドが、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６１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（ダイナミックフライングハイト）用の電極パッドが２つ、スピントルク発振子１０用の電極パッドが２つ、設けられる。
【０１５５】
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２３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。
【０１５６】
このように、実施形態に係る磁気記録装置１５０は、磁気記録媒体（記録用媒体ディスク１８０）と、上記のヘッドスタックアセンブリ１６０と、前記ヘッドスタックアセンブリ１６０に搭載された磁気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と、前記磁気ヘッドの前記第１自由層１０１ａ及び前記第２自由層１０１ｂに電流を与える電流供給部１０５と、を備える。電流供給部１０５として、第１電流印加機構１０５ａ及び第２電流印加機構１０５ｂが用いられる。
【０１５７】
本実施形態に係る磁気記録装置１５０によれば、上記の実施形態のスピントルク発振子及び上記の実施形態に係る磁気記録ヘッドを用いることで、低電流密度で安定して発振が可能であり、かつ、面内高周波磁界の強度の高いスピントルク発振子による安定した高周波磁界が得られ、高密度の磁気記録を実現できる磁気記録装置が提供できる。
【０１５８】
以上説明したように、実施形態に係る高周波磁界発生素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置によれば、記録密度の向上を図ることができる。
【０１５９】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の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、高周波磁界発生素子、磁気ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置に含まれる各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１６０】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての高周波磁界発生素子、磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置も、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１６１】
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】
【０１６２】
１０１ａ…第１自由層、１０１ｂ…第２自由層、１０２ａ…第１中間層、１０２ｂ…第２中間層、１０２ｃ…第３中間層、１０２ｄ…第４中間層、１０３ａ…第１固定層、１０３ｂ…第２固定層、１０３ｃ…第３固定層、１０４ａ…第１導電部、１０４ｂ…第２導電部、１０４ｃ…第３導電部、１０５…電流供給部、１０５ａ…第１電流印加機構、１０５ｂ…第２電流印加機構、１５０…磁気記録装置、１９０…信号処理部、５０１…記録媒体、６０３…高周波伝送線路、６０４…高周波電源、６０５…高周波磁界、７００…磁気ヘッド、７０１，７０２…主磁極、７０１ａ…第１面、７０１ｂ…第２面、７０２…主磁極コイル、７０３…書き込み磁界、７０４ａ，７０４ｂ…リターンパス、７０５ａ，７０５ｂ…中間層、７０６…媒体磁化、７０７ａ，７０７ｂ…リターンパスコイル、８０１〜８０６…磁気ヘッド、９００…磁気再生ヘッド、９０１ａ…高周波分離回路、９０１ｂ…高周波分離回路、９０２…検出部、ＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３…回転方向、ＳＢ１…第１積層体、ＳＢ２…第２構造体、ＳＴＯ１〜ＳＴＯ６…高周波磁界発生素子、ｉ，ｉ１，ｉ２…電流、ｍｇ１１，ｍｇ１２，ｍｇ２１，ｍｇ２２…磁化
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化の方向が固定であって前記磁化の方向に第１方向と平行な成分が含まれる第１固定層と、
前記第１固定層と積層され、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる第１自由層と、
前記第１固定層と積層され、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる第２自由層と、
を備え、
前記第１固定層は、前記第１自由層と前記第２自由層との間に設けられ、
前記第１方向は、前記第１固定層、前記第１自由層及び前記第２自由層の積層の方向に対して平行であり、
前記第１自由層、前記第２自由層及び前記第１固定層に流れる電流により、前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化が発振し、前記第１自由層の前記発振における前記磁化の回転方向は、前記第２自由層の前記発振における前記磁化の回転方向に対して逆である高周波磁界発生素子。
【請求項２】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、前記電流に重畳された高周波信号に同期して発振する請求項１記載の高周波磁界発生素子。
【請求項３】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、前記電流による相互作用、スピン流を介した相互作用及びダイポール相互作用の少なくとも１つにより同期して回転する請求項１記載の高周波磁界発生素子。
【請求項４】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、外部から印加される高周波磁界の周波数に同期して回転する請求項１記載の高周波磁界発生素子。
【請求項５】
磁化の方向が固定であって前記磁化の方向に第１方向と平行な成分が含まれる第１固定層と、
前記第１固定層と積層され、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる第１自由層と、
磁化の方向が固定であって前記磁化の方向に前記第１方向と平行な成分が含まれる第２固定層と、
前記第２固定層と積層され、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる第２自由層と、
を備え、
前記第１方向は、前記第１固定層、前記第１自由層及び前記第２自由層の積層の方向に対して平行であり、
前記第１固定層及び前記第１自由層に流れる電流により、前記第１自由層の前記磁化は発振し、
前記第２固定層及び前記第２自由層に流れる電流により、前記第２自由層の前記磁化は発振し、
前記第１自由層の前記発振における前記磁化の回転方向は、前記第２自由層の前記発振における前記磁化の回転方向に対して逆である高周波磁界発生素子。
【請求項６】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、前記第１自由層に流れる前記電流及び前記第２自由層に流れる前記電流にそれぞれ重畳された高周波信号に同期して発振する請求項５記載の高周波磁界発生素子。
【請求項７】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、前記第１自由層に流れる前記電流及び前記第２自由層に流れる前記電流による相互作用、スピン流を介した相互作用及びダイポール相互作用の少なくとも１つにより同期して回転する請求項５記載の高周波磁界発生素子。
【請求項８】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、外部から印加される高周波磁界の周波数に同期して回転する請求項５記載の高周波磁界発生素子。
【請求項９】
前記発振により回転する前記第１自由層の磁化の方向及び前記発振により回転する前記第２自由層の磁化の方向が磁気記録媒体の記録面に平行のとき、前記第１自由層の磁化の方向と前記第２自由層の磁化の方向とは互いに同じになり、前記発振により回転する前記第１自由層の磁化の方向及び前記発振により回転する前記第２自由層の磁化の方向が前記記録面に垂直のとき、前記第１自由層の磁化の方向と前記第２自由層の磁化の方向とは互いに逆になる請求項１〜８のいずれか１つに記載の高周波磁界発生素子。
【請求項１０】
前記第１自由層と前記第２自由層との間に設けられた導電部をさらに備え、
前記第１自由層は、前記導電部と前記第１固定層との間に設けられ、
前記第２自由層は、前記導電部と前記第２固定層との間に設けられた請求項５〜８のいずれか１つに記載の高周波磁界発生素子。
【請求項１１】
前記第１固定層と前記第２固定層との間に設けられた導電部をさらに備え、
前記第１固定層は、前記導電部と前記第１自由層との間に設けられ、
前記第２固定層は、前記導電部と前記第２自由層との間に設けられた請求項５〜８のいずれか１つに記載の高周波磁界発生素子。
【請求項１２】
主磁極と、
前記主磁極に記録磁界を発生させる記録用コイル、
前記主磁極と共に配置された請求項１〜９のいずれか１つに記載の高周波磁界発生素子と、
を備えた磁気ヘッド。
【請求項１３】
前記主磁極と対向するリターンパスをさらに備え、
前記高周波磁界発生素子の少なくとも一部が、前記主磁極と前記リターンパスとの間に配置された請求項１２記載の磁気ヘッド。
【請求項１４】
前記高周波磁界発生素子は、前記第１自由層と前記第２自由層との間に設けられた導電部をさらに有し、
前記第１自由層は、前記導電部と前記第１固定層との間に設けられ、
前記第２自由層は、前記導電部と前記第２固定層との間に設けられており、
前記主磁極は、前記導電部と電気的に接続されている請求項１２または１３に記載の磁気ヘッド。
【請求項１５】
前記高周波磁界発生素子は、前記第１固定層と前記第２固定層との間に設けられた導電部をさらに有し、
前記第１固定層は、前記導電部と前記第１自由層との間に設けられ、
前記第２固定層は、前記導電部と前記第２自由層との間に設けられており、
前記主磁極は、前記導電部と電気的に接続されている請求項１２または１３に記載の磁気ヘッド。
【請求項１６】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の高周波磁界発生素子と、
前記高周波磁界発生素子に流れる電流から高周波成分を検出する検出部と、
を備えた磁気ヘッド。
【請求項１７】
請求項１２〜１５のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダと、
前記ヘッドスライダ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、
を備えた磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項１８】
磁気記録媒体と、
請求項１７記載の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との少なくともいずれかを行う信号処理部と、
前記第１自由層及び前記第２自由層に電流を与える電流供給部と、
を備えたことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項１】
磁化の方向が固定であって前記磁化の方向に第１方向と平行な成分が含まれる第１固定層と、
前記第１固定層と積層され、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる第１自由層と、
前記第１固定層と積層され、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる第２自由層と、
を備え、
前記第１固定層は、前記第１自由層と前記第２自由層との間に設けられ、
前記第１方向は、前記第１固定層、前記第１自由層及び前記第２自由層の積層の方向に対して平行であり、
前記第１自由層、前記第２自由層及び前記第１固定層に流れる電流により、前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化が発振し、前記第１自由層の前記発振における前記磁化の回転方向は、前記第２自由層の前記発振における前記磁化の回転方向に対して逆である高周波磁界発生素子。
【請求項２】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、前記電流に重畳された高周波信号に同期して発振する請求項１記載の高周波磁界発生素子。
【請求項３】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、前記電流による相互作用、スピン流を介した相互作用及びダイポール相互作用の少なくとも１つにより同期して回転する請求項１記載の高周波磁界発生素子。
【請求項４】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、外部から印加される高周波磁界の周波数に同期して回転する請求項１記載の高周波磁界発生素子。
【請求項５】
磁化の方向が固定であって前記磁化の方向に第１方向と平行な成分が含まれる第１固定層と、
前記第１固定層と積層され、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる第１自由層と、
磁化の方向が固定であって前記磁化の方向に前記第１方向と平行な成分が含まれる第２固定層と、
前記第２固定層と積層され、磁化の方向が可変であって前記磁化の方向に前記第１方向と直交する成分が含まれる第２自由層と、
を備え、
前記第１方向は、前記第１固定層、前記第１自由層及び前記第２自由層の積層の方向に対して平行であり、
前記第１固定層及び前記第１自由層に流れる電流により、前記第１自由層の前記磁化は発振し、
前記第２固定層及び前記第２自由層に流れる電流により、前記第２自由層の前記磁化は発振し、
前記第１自由層の前記発振における前記磁化の回転方向は、前記第２自由層の前記発振における前記磁化の回転方向に対して逆である高周波磁界発生素子。
【請求項６】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、前記第１自由層に流れる前記電流及び前記第２自由層に流れる前記電流にそれぞれ重畳された高周波信号に同期して発振する請求項５記載の高周波磁界発生素子。
【請求項７】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、前記第１自由層に流れる前記電流及び前記第２自由層に流れる前記電流による相互作用、スピン流を介した相互作用及びダイポール相互作用の少なくとも１つにより同期して回転する請求項５記載の高周波磁界発生素子。
【請求項８】
前記第１自由層の前記磁化及び前記第２自由層の前記磁化は、外部から印加される高周波磁界の周波数に同期して回転する請求項５記載の高周波磁界発生素子。
【請求項９】
前記発振により回転する前記第１自由層の磁化の方向及び前記発振により回転する前記第２自由層の磁化の方向が磁気記録媒体の記録面に平行のとき、前記第１自由層の磁化の方向と前記第２自由層の磁化の方向とは互いに同じになり、前記発振により回転する前記第１自由層の磁化の方向及び前記発振により回転する前記第２自由層の磁化の方向が前記記録面に垂直のとき、前記第１自由層の磁化の方向と前記第２自由層の磁化の方向とは互いに逆になる請求項１〜８のいずれか１つに記載の高周波磁界発生素子。
【請求項１０】
前記第１自由層と前記第２自由層との間に設けられた導電部をさらに備え、
前記第１自由層は、前記導電部と前記第１固定層との間に設けられ、
前記第２自由層は、前記導電部と前記第２固定層との間に設けられた請求項５〜８のいずれか１つに記載の高周波磁界発生素子。
【請求項１１】
前記第１固定層と前記第２固定層との間に設けられた導電部をさらに備え、
前記第１固定層は、前記導電部と前記第１自由層との間に設けられ、
前記第２固定層は、前記導電部と前記第２自由層との間に設けられた請求項５〜８のいずれか１つに記載の高周波磁界発生素子。
【請求項１２】
主磁極と、
前記主磁極に記録磁界を発生させる記録用コイル、
前記主磁極と共に配置された請求項１〜９のいずれか１つに記載の高周波磁界発生素子と、
を備えた磁気ヘッド。
【請求項１３】
前記主磁極と対向するリターンパスをさらに備え、
前記高周波磁界発生素子の少なくとも一部が、前記主磁極と前記リターンパスとの間に配置された請求項１２記載の磁気ヘッド。
【請求項１４】
前記高周波磁界発生素子は、前記第１自由層と前記第２自由層との間に設けられた導電部をさらに有し、
前記第１自由層は、前記導電部と前記第１固定層との間に設けられ、
前記第２自由層は、前記導電部と前記第２固定層との間に設けられており、
前記主磁極は、前記導電部と電気的に接続されている請求項１２または１３に記載の磁気ヘッド。
【請求項１５】
前記高周波磁界発生素子は、前記第１固定層と前記第２固定層との間に設けられた導電部をさらに有し、
前記第１固定層は、前記導電部と前記第１自由層との間に設けられ、
前記第２固定層は、前記導電部と前記第２自由層との間に設けられており、
前記主磁極は、前記導電部と電気的に接続されている請求項１２または１３に記載の磁気ヘッド。
【請求項１６】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の高周波磁界発生素子と、
前記高周波磁界発生素子に流れる電流から高周波成分を検出する検出部と、
を備えた磁気ヘッド。
【請求項１７】
請求項１２〜１５のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドが搭載されたヘッドスライダと、
前記ヘッドスライダ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、
を備えた磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項１８】
磁気記録媒体と、
請求項１７記載の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との少なくともいずれかを行う信号処理部と、
前記第１自由層及び前記第２自由層に電流を与える電流供給部と、
を備えたことを特徴とする磁気記録装置。
【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２０１３−１０５５１７（Ｐ２０１３−１０５５１７Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１１４４（Ｐ２０１１−２５１１４４）
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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