(57)【要約】【課題】記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、磁気ヘッドは、磁極、第１シールド及び積層体を含む。前記積層体は、前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられる。前記積層体は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つを含む磁性層と、前記磁極と前記磁性層との間に設けられた非磁性の第１導電層と、前記磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた非磁性の第２導電層と、を含む。前記第１導電層は、Ｉｒを含む。前記第１導電層から前記第２導電層への第１方向に沿う前記第１導電層の厚さは、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下である。前記第２導電層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含む。【選択図】図１
2020030871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つを含む磁性層と、
前記磁極と前記磁性層との間に設けられた非磁性の第１導電層と、
前記磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた非磁性の第２導電層と、
を含み、
前記第１導電層は、Ｉｒを含み、
前記第１導電層から前記第２導電層への第１方向に沿う前記第１導電層の厚さは、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下であり、
前記第２導電層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含む、磁気ヘッド。
【請求項２】
前記第２導電層から前記第１導電層へ向かう向きに電流を通電可能な、請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記磁極は、
磁極部と、
前記磁極部と前記積層体との間に設けられた第１中間層と、
を含み、
前記第１中間層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つを含む磁性層と、
前記磁極と前記磁性層との間に設けられた非磁性の第１導電層と、
前記磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた非磁性の第２導電層と、
を含み、
前記第１導電層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第２導電層は、Ｉｒを含み、
前記第１導電層から前記第２導電層への第１方向に沿う前記第２導電層の厚さは、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下である、磁気ヘッド。
【請求項５】
前記第１導電層から前記第２導電層へ向かう向きに電流を通電可能な、請求項４記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
前記第１シールドは、
シールド部と、
前記シールド部と前記積層体との間に設けられた第２中間層と、
を含み、
前記第２中間層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項４または５に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記第１シールドから磁極への第１電流を流したときの前記磁極と前記第１シールドとの間の電気抵抗は、前記磁極から前記第１シールドへの第２電流を流したときの前記磁極と前記第１シールドとの間の電気抵抗とは異なる、請求項１または４に記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記第１導電層は、前記磁極及び前記磁性層と接し、
前記第２導電層は、前記磁性層及び前記第１シールドと接する、請求項１〜７のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体と、
前記積層体に電流を供給可能な電気回路と、
を備えた磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気ヘッド及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ヘッドを用いて、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの磁気記憶媒体に情報が記録される。磁気ヘッド及び磁気記録再生装置において、記録密度の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０８１９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、磁気ヘッドは、磁極、第１シールド及び積層体を含む。前記積層体は、前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられる。前記積層体は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つを含む磁性層と、前記磁極と前記磁性層との間に設けられた非磁性の第１導電層と、前記磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた非磁性の第２導電層と、を含む。前記第１導電層は、Ｉｒを含む。前記第１導電層から前記第２導電層への第１方向に沿う前記第１導電層の厚さは、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下である。前記第２導電層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る磁気ヘッドの動作を例示する模式図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る磁気ヘッドの動作を例示する模式図である。
【図５】図５は、磁性層の特性を例示するグラフ図である。
【図６】図６は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
【図７】図７は、実施形態に係る磁気ヘッドの動作を例示する模式図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。
【図１０】図１０は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。
【図１２】図１２は、実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的斜視図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、実施形態に係る磁気記録再生装置の一部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】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。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率が異なって表される場合もある。  
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。
【０００８】
（第１実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的断面図である。  
図２は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。  
図１（ｂ）は、図１（ａ）の一部の拡大図である。図２は、図１（ｂ）の矢印ＡＲ１からみた平面図である。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド１１０は、磁極３０、第１シールド３１及び積層体２０を含む。この例では、第２シールド３２及びコイル３０ｃがさらに設けられている。
【００１０】
第１シールド３１と第２シールド３２との間に、磁極３０が設けられる。コイル３０ｃの少なくとも一部は、磁極３０と第１シールド３１との間に設けられる。この例では、コイル３０ｃの一部は、磁極３０と第２シールド３２との間に設けられる。
【００１１】
コイル３０ｃに記録用電気回路（第２電気回路３０Ｄ）が電気的に接続される。記録用電気回路からコイル３０ｃに記録電流が供給される。磁極３０から記録電流に応じた磁界（記録磁界）が生じる。記録磁界が磁気記録媒体８０に加わり、磁気記録媒体８０に情報が記録される。このように、記録用電気回路（第２電気回路３０Ｄ）は、記録される情報に対応した電流（記録電流）をコイル３０ｃに供給可能である。
【００１２】
積層体２０は、磁極３０と第１シールド３１との間に設けられる。
【００１３】
磁極３０、第１シールド３１、第２シールド３２、コイル３０ｃ及び積層体２０の周りに、絶縁部３０ｉが設けられる。
【００１４】
磁極３０は第１面３０Ｆを含む。第１面３０Ｆは、例えば、媒体対向面である。第１面３０Ｆは、磁気ヘッド１１０のＡＢＳ（Air Bearing Surface）に沿う。第１面３０Ｆが磁気記録媒体８０に対向する。
【００１５】
第１面３０Ｆに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１６】
Ｚ軸方向は、例えば、ハイト方向である。Ｘ軸方向は、例えば、ダウントラック方向である。Ｙ軸方向は、例えば、クロストラック方向である。
【００１７】
第１シールド３１は、Ｘ軸方向に沿って磁極３０から離れる。Ｘ軸方向Ｄ１は、第１面３０Ｆに沿う。
【００１８】
例えば、第１面３０Ｆの近傍において、第１シールド３１は、Ｘ軸方向に沿って、磁極３０から離れる。例えば、第１面３０Ｆの近傍において、磁極３０は、Ｘ軸方向に沿って第２シールド３２から離れる。例えば、第１シールド３１の一部は、Ｘ軸方向に沿って、磁極３０の一部から離れる。例えば、磁極３０の一部は、Ｘ軸方向に沿って第２シールド３２の一部から離れる。Ｘ軸方向に実質的に沿って、磁気ヘッド１１０と磁気記録媒体８０とが、相対的に移動する。これにより、磁気記録媒体８０の任意の位置に、情報が記録される。
【００１９】
磁極３０は、例えば、主磁極である。第１シールド３１は、例えば、補助磁極である。第１シールド３１は、磁極３０とともに、磁気コアを形成可能である。例えば、サイドシールド（図示しない）などの追加のシールドが設けられても良い。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、積層体２０は、磁性層２５、第１導電層２１及び第２導電層２２を含む。
【００２１】
磁性層２５は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つを含む。磁性層２５は、例えば、ＦｅＣｏ層または、ＦｅＮｉ層などである。
【００２２】
第１導電層２１は、磁極３０と磁性層２５との間に設けられる。第１導電層２１は、磁極３０及び磁性層２５と接する。第１導電層２１は、非磁性である。第１導電層２１は、例えば、非磁性金属層である。
【００２３】
第２導電層２２は、磁性層２５と第１シールド３１との間に設けられる。第２導電層２２は、磁性層２５及び第１シールド３１と接する。第２導電層２２は、非磁性である。第２導電層２２は、例えば、非磁性金属層である。
【００２４】
第１導電層２１から第２導電層２２への第１方向Ｄ１に沿う第１導電層２１の厚さを厚さｔ１とする。第１方向Ｄ１に沿う第２導電層２２の厚さを厚さｔ２とする。第１方向Ｄ１に沿う磁性層２５の厚さを厚さｔｍとする。これらの厚さは、積層体２０における積層方向に沿う厚さ（長さ）である。これらの厚さは、磁極３０から第１シールド３１への方向に沿う厚さ（長さ）でも良い。
【００２５】
例えば、第１シールド３１は、面３１ａを含む。面３１ａは、第２導電層２２と接する。上記の厚さは、この面３１ａに対して垂直な方向に沿う厚さ（長さ）に対応する。
【００２６】
磁性層２５の厚さｔｍは、例えば、４ｎｍ（ナノメートル）以上２０ｎｍ以下である。第１導電層２１の厚さｔ１は、例えば、０．２ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。第２導電層２２の厚さｔ２は、例えば、０．２ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。
【００２７】
後述するように、上記の導電層の厚さは、材料に応じて変更して良い。
【００２８】
第１構成（１つの例）において、第１導電層２１は、Ｉｒを含む。このとき、第１導電層２１の厚さｔ１は、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下である。このとき、第２導電層２２は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群（第１金属）から選択された少なくとも１つを含む。このとき、第２導電層２２の厚さｔ２は、０．５ｎｍ以上１５ｎｍ以下が好ましい。
【００２９】
第２構成（別の１つの例）において、第１導電層２１は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群（第１金属）から選択された少なくとも１つを含む。このとき、第２導電層２２は、Ｉｒを含む。このとき、第２導電層２２の厚さｔ２は、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下である。一方、第１導電層２１の厚さｔ１は、０．５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
図１（ｂ）に示すように、磁気ヘッド１１０において、例えば、第１配線Ｗ１及び第２配線Ｗ２が設けられる。これらの配線により、積層体２０に電流を供給可能である。
【００３１】
この例では、第１配線Ｗ１は、磁極３０と電気的に接続されている。第２配線Ｗ２は第１シールド３１と電気的に接続されている。第１配線Ｗ１が第１導電層２１と電気的に接続されても良い。第２配線Ｗ２が、第２導電層２２と電気的に接続されても良い。第１配線Ｗ１及び第２配線Ｗ２は、第１電気回路２０Ｄと電気的に接続される。第１電気回路２０Ｄは、電流を積層体２０に供給可能である。
【００３２】
以下に説明するように、電流を積層体２０に流すことにより、磁極３０から生じる磁界（記録磁界）を磁気記録媒体８０に有効に印加することが容易になる。
【００３３】
図３は、第１実施形態に係る磁気ヘッドの動作を例示する模式図である。  
コイル３０ｃに記録電流を流すことにより、磁極３０から第１シールド３１に向かう磁界が生じる。積層体２０を設けない第１参考例においては、磁極３０から出た磁界の一部は、磁気記録媒体８０に向かわずに、直接、第１シールド３１に入る。このため、磁界は、磁気記録媒体８０に印加され難い。このような現象は、高分解能化を目的としたライトギャップＷＧ（図１（ｂ）参照）の狭小化において、より顕著となる。一方、図３に示すように、磁気ヘッド１１０においては、積層体２０に電流を流すことで磁性層２５の磁化は、磁極３０から出た磁界Ｈ２の向きとは逆向きの成分を有している。このため、磁極３０から出た磁界Ｈ２は、磁性層２５を通過し難い。磁界Ｈ２の多くが、磁気記録媒体８０を通過して、第１シールド３１に入る。このため、磁界Ｈ２は、磁気記録媒体８０に印加され易い。ライトギャップＷＧを小さくしたときにおいても、磁界Ｈ２は、磁気記録媒体８０に印加される。
【００３４】
このように、実施形態においては、ライトギャップＷＧを小さくしたときにおいても、磁極３０から出た磁界Ｈ２が直接的に第１シールド３１に向かうことが抑制される。その結果、磁極３０から出た磁界Ｈ２の多くが磁気記録媒体８０に向かい、有効な記録磁界が磁気記録媒体８０に加わる。これにより、記録密度の向上が可能になる。
【００３５】
一方、磁極３０と第１シールド３１との間に、スピントルクオシレータ（ＳＴＯ）を設ける第２参考例がある。ＳＴＯは、２つの磁性層とその間に設けられた非磁性層とを含む。ＳＴＯから発生する高周波磁界が磁気記録媒体８０に印加され、磁気記録媒体８０の磁化の強磁性共鳴現象を誘起することで、局所的に記録が容易になる。この効果を用いて、高周波アシスト書き込みが行われる。
【００３６】
これに対して、本実施形態においては、磁極３０と第１シールド３１との間に設けられる積層体２０は、１つの磁性層２５を含む。実施形態においては、積層体２０から発生する高周波磁界を利用するのではない。実施形態においては、積層体２０の磁性層２５の磁化を利用して、磁極３０から出た磁界Ｈ２を有効に磁気記録媒体８０に向かわせる。
【００３７】
実施形態においては、磁性層２５の磁化は、例えば、積層体２０を流れる電流によるスピントルクにより、磁極３０から生じる磁界Ｈ２とは逆向きの成分を有する。
【００３８】
図４は、第１実施形態に係る磁気ヘッドの動作を例示する模式図である。  
図４に示す例は、第１構成に対応する。このとき、第１導電層２１は、Ｉｒを含む。第１導電層２１の厚さｔ１を適切に設定することで、磁極３０と磁性層２５とは、反強磁性結合し易くなる。一方、第２導電層２１は、例えば、第１金属（例えばＣｕ）を含む。この場合、第１シールド３１から磁極３０に向かって、電流Ｉｃが流れる。第１導電層２１と磁性層２５との間の界面におけるスピントルクは、第２導電層２２と磁性層２５との間の界面におけるスピントルクの向きと、逆方向の成分を有する。これにより、磁性層２５の磁化２５Ｍが反転する。
【００３９】
第１導電層２１と磁性層２５との間の界面で、スピン蓄積が生じると、例えば、磁化の反転効率が低下する。例えば、スピン拡散長が過度に大きくないことで、スピン蓄積を抑制できる。
【００４０】
実施形態においては、第１導電層２１がＩｒを含み、第１導電層２１の厚さｔ１が０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下である。これにより、磁極３０と磁性層２５との反強磁性結合を得つつ、スピン蓄積を抑制できる。例えば、反強磁性結合を得つつ、スピン緩和が得られる。
【００４１】
例えば、Ｉｒにおいて、スピン拡散長は、約０．５ｎｍである。第１導電層２１がＩｒを含み、第１導電層２１の厚さｔ１が０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下のときに、磁性層２５の磁化２５Ｍを実用的な効率で反転できる。
【００４２】
図５は、磁性層の特性を例示するグラフ図である。  
図５は、Ｉｒの厚さを変えたときの交換相互作用係数Ｊｅｘを例示している。交換相互作用係数Ｊｅｘは、反強磁性交換相互作用の大きさを示す。横軸は、Ｉｒ膜の厚さｔｆ（ｎｍ）である。縦軸は、交換相互作用係数Ｊｅｘ（ｅｒｇ／ｃｍ２）である。図５から分かるように、厚さｔｆが０．３２ｎｍ以上０．７ｎｍ以下の範囲において、高い交換相互作用係数Ｊｅｘが得られる。
【００４３】
このような厚さｔｆを用いることで、安定した反強磁性結合が得易くなる。これにより、磁性層２５の磁化２５Ｍが反転し易くなる。
【００４４】
層の厚さの測定において誤差が生じる場合がある。このため、第１導電層２１がＩｒを含む場合において、厚さｔ１は、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下でも良い。厚さｔ１は、０．３２ｎｍ以上０．７ｎｍ以下でも良い。厚さｔ１は、０．３８ｎｍ以上０．５６ｎｍ以下でも良い。厚さｔ１は、０．４ｎｍ以上０．５２ｎｍ以下でも良い。
【００４５】
同様に、第２導電層２２がＩｒを含む場合において、厚さｔ２は、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下でも良い。厚さｔ２は、０．３２ｎｍ以上０．７ｎｍ以下でも良い。厚さｔ２は、０．３８ｎｍ以上０．５６ｎｍ以下でも良い。厚さｔ２は、０．４ｎｍ以上０．５２ｎｍ以下でも良い。
【００４６】
実施形態において、第１シールド３１から磁極３０への第１電流を流したときの、磁極３０と第１シールド３１との間の電気抵抗は、磁極３０から第１シールド３１への第２電流を流したときの、磁極３０と第１シールド３１との間の電気抵抗とは異なる。この電気抵抗の差は、例えば、磁性層２５の磁化２５Ｍの向きの差に対応する。電気抵抗の差は、例えば、磁気抵抗効果に基づく。
【００４７】
以下、磁気ヘッドの特性のシミュレーション結果の例について説明する。  
図６は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。  
図６は、磁化反転特性を示す。図６の横軸は、積層体２０に流れる電流の電流密度Ｊ（Ａ／ｃｍ２）である。縦軸は、磁性層２５の磁化２５Ｍに関する規格化磁化値Ｍｚである。規格化磁化値Ｍｚが正である状態は、磁性層２５の磁化２５Ｍが磁化反転していない状態に対応する。規格化磁化値Ｍｚが負である状態は、磁性層２５の磁化２５Ｍが磁化反転している状態に対応する。この例において、電流密度Ｊが負で、電流密度Ｊの絶対値が大きくなったときにおいて、規格化磁化値Ｍｚが−１に近いことが好ましい。これにより、磁極３０から出た磁界Ｈ２をより磁気記録媒体８０に向かわせることができる。
【００４８】
図６には、第１モデルＣ１及び第２モデルＣ２の特性が例示されている。第１モデルＣ１は、以下の構成を有する。第１導電層２１は、Ｉｒ層である。第１導電層２１の厚さｔ１は、０．５ｎｍである。磁性層２５の厚さｔｍ、１０ｎｍである。磁性層２５の飽和磁化は、１Ｔである。第２導電層２２は、Ｃｕ層である。第２導電層２２の厚さｔ２は３ｎｍである。
【００４９】
第２モデルＣ２は、以下の構成を有する。第１導電層２１は、Ｔａ層である。第１導電層２１の厚さｔ１は、３ｎｍである。Ｔａのスピン拡散長は、２ｎｍである。第２モデルＣ１における磁性層２５及び第２導電層２２の構成は、第１モデルＣ１における磁性層２５及び第２導電層２２の構成と同じである。
【００５０】
図６に示すように、第２モデルＣ２に比べて、第１モデルＣ１においては、電流密度Ｊが負で、電流密度Ｊの絶対値が大きくなったときにおいて、規格化磁化値Ｍｚが−１に近い。第１モデルＣ１においては、より理想的な磁化反転状態が得られる。
【００５１】
実施形態においては、例えば、第１導電層２１はＩｒを含み、第１導電層２１の厚さｔ１は、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下である。実施形態によれば、第２モデルＣ２よりも高い記録密度が得られる。
【００５２】
以下、実施形態に係る磁気ヘッド１１０の動作の例について説明する。以下の例は、第１構成に関する。第１構成においては、第１導電層２１がＩｒを含み、第２導電層２２は、第１金属（例えばＣｕなど）を含む。
【００５３】
図７は、実施形態に係る磁気ヘッドの動作を例示する模式図である。  
図７に示すように、磁極３０と第１シールド３１との間に積層体２０が設けられる。積層体２０において、磁性層２５、第１導電層２１及び第２導電層２２が設けられる。
【００５４】
磁極３０のコイル３０ｃに、第２電気回路３０Ｄ（図１（ａ）参照）から、記録電流が供給される。これにより、磁極３０からギャップ磁界Ｈｇ１が発生する。ギャップ磁界Ｈｇ１は、積層体２０に印加される。
【００５５】
例えば、磁極３０の磁化３０Ｍおよび第１シールド３１の磁化３１Ｍは、ギャップ磁界Ｈｇ１と略平行である。磁性層２５の磁化２５Ｍは、ギャップ磁界Ｈｇ１と略平行である。
【００５６】
このとき、第１電気回路２０Ｄから積層体２０に電流Ｉｃが供給される。この例では、第１シールド３１及び磁極３０を介して、電流Ｉｃが積層体２０に供給される。電流Ｉｃは、例えば、第２導電層２２から第１導電層２１に向かって流れる。このとき、電子流Ｊｅが流れる。電子流Ｊｅは、第１導電層２１から第２導電層２２に向かって流れる。
【００５７】
電子流Ｊｅにより、第１導電層２１と磁性層２５との間の界面において、スピントルク２１ｓｐが生じる。このスピントルク２１ｓｐは、透過型である。一方、電子流Ｊｅにより、磁性層２５と第２導電層２２との間の界面において、スピントルク２２ｓｐが生じる。スピントルク２２ｓｐは、反射型である。これらのスピントルクにより、磁性層２５の磁化２５Ｍは反転する。反転した磁化２５Ｍは、図７に示すギャップ磁界Ｈｇ１に対して反平行な成分を有する。
【００５８】
上記の第２構成の場合、電流Ｉｃは、例えば、第１導電層２１から第２導電層２２に向かって流れても良い。このとき、図７に示すスピントルク２１ｓｐの向き及びスピントルク２２ｓｐの向きが反転する。スピントルク２１ｓｐは反射型であり、スピントルク２２ｓｐは透過型である。
【００５９】
実施形態においては、例えば、磁性層２５の磁化２５Ｍが、磁性層２５に電流Ｉｃを通電していない場合に磁極３０から生じる磁界（ギャップ磁界Ｈｇ１）とは反対の向きを有する。このような磁化２５Ｍにより、磁極３０から生じる磁界を、磁気記録媒体８０に有効に印加することができる。
【００６０】
実施形態において、例えば、第１導電層２１と第２導電層２２との間（例えば、磁極３０と第１シールド３１との間）に電流Ｉｃを流したときに、磁性層２５の磁化２５Ｍは、電流Ｉｃを流していない場合に磁極３０から生じる磁界（ギャップ磁界Ｈｇ１）とは逆方向の成分を含む。
【００６１】
以下、第１実施形態に係るいくつかの磁気ヘッドの例について説明する。以下においては、磁気ヘッド１１０と異なる部分について説明する。
【００６２】
図８は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。  
図８は、図１（ｂ）の矢印ＡＲ１からみた平面図に対応する。  
図８に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド１１１も、磁極３０、第１シールド３１及び積層体２０を含む。
【００６３】
磁気ヘッド１１１においては、第１導電層２１は、Ｉｒを含む。第２導電層２２は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含む。この場合、第２導電層２２から第１導電層２１へ向かう向きの電流が供給される。
【００６４】
磁気ヘッド１１１においては、磁極３０は、磁極部３０ｐと、第１中間層３０ｑと、を含む。第１中間層３０ｑは、磁極部３０ｐと積層体２０との間に設けられる。第１中間層３０ｑは、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。磁極部３０ｐは、例えば、ＦｅＣｏを含む。
【００６５】
第１中間層３０ｑは、例えばＦｅＮｉを含む。第１中間層３０ｑは、積層体２０の形成において、シード層として機能しても良い。第１方向Ｄ１（第１導電層２１から第２導電層２２への方向）に沿う第１中間層３０ｑの厚さは、例えば、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
【００６６】
第１中間層３０ｑを設けることで、例えば、磁性層２５に作用するスピントランスファートルクを制御することができる。
【００６７】
図９は、第１実施形態に係る磁気ヘッドを例示する模式的平面図である。  
図９は、図１（ｂ）の矢印ＡＲ１からみた平面図に対応する。
【００６８】
図９に示すように、実施形態に係る磁気ヘッド１１２も、磁極３０、第１シールド３１及び積層体２０を含む。
【００６９】
磁気ヘッド１１２においては、第１導電層２１は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含む。第２導電層２２は、Ｉｒを含む。この場合、第１導電層２１から第１導電層２２へ向かう向きの電流が供給される。
【００７０】
磁気ヘッド１１２において、第１シールド３１は、シールド部３１ｐと、第２中間層３１ｑと、を含む。第２中間層３１ｑは、シールド部３１ｐと積層体２０との間に設けられる。第２中間層３１ｑは、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。シールド部３１ｐは、例えば、ＦｅＣｏを含む。
【００７１】
第２中間層３１ｑは、例えばＦｅＮｉを含む。第２中間層３１ｑは、積層体２０の形成において、シード層として機能しても良い。第１方向Ｄ１（第１導電層２１から第２導電層２２への方向）に沿う第２中間層３１ｑの厚さは、例えば、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
【００７２】
第２中間層３１ｑを設けることで、例えば、磁性層２５に作用するスピントランスファートルクを制御することができる。
【００７３】
図１０は、磁気ヘッドの特性を例示するグラフ図である。  
図１０は、磁化反転特性を示す。図１０の横軸は、積層体２０に流れる電流の電流密度Ｊ（Ａ／ｃｍ２）である。縦軸は、磁性層２５の磁化２５Ｍに関する規格化磁化値Ｍｚである。図１０には、既に説明した第１モデルＣ１及び第２モデルＣ２に加えて、第３モデルＣ３の特性が例示されている。第３モデルＣ３は、磁気ヘッド１１１（図８参照）の構成を有する。第３モデルＣ３において、第１中間層３０ｑは、ＦｅＮｉ合金層である。第１中間層３０ｑの厚さは、３ｎｍである。第１中間層３０ｑにおけるスピン分極率は０．３である。第１導電層２１は、Ｉｒ層である。第１導電層２１の厚さｔ１は、０．５ｎｍである。磁性層２５の厚さｔｍ、１０ｎｍである。磁性層２５の飽和磁化は、１Ｔである。第２導電層２２は、Ｃｕ層である。第２導電層２２の厚さｔ２は３ｎｍである。
【００７４】
図１０に示すように、第３モデルＣ３においては、第１モデルＣ１と同様に、電流密度Ｊが負で、電流密度Ｊの絶対値が大きくなったときにおいて、規格化磁化値Ｍｚが−１に近い。第３モデルＣ３においても、より理想的な磁化反転状態が得られる。第３モデルＣ３においては、第２モデルＣ２と比較して、小さな電流密度で、より理想的な磁化反転状態が得られる。
【００７５】
以下、本実施形態に係る磁気記録再生装置の例について説明する。  
図１１は、実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。  
図１１は、ヘッドスライダを例示している。  
磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ１５９に設けられる。ヘッドスライダ１５９は、例えばＡｌ２Ｏ３／ＴｉＣなどを含む。ヘッドスライダ１５９は、磁気記録媒体の上を、浮上または接触しながら、磁気記録媒体に対して相対的に運動する。
【００７６】
ヘッドスライダ１５９は、例えば、空気流入側１５９Ａ及び空気流出側１５９Ｂを有する。磁気ヘッド１１０は、ヘッドスライダ１５９の空気流出側１５９Ｂの側面などに配置される。これにより、磁気ヘッド１１０は、磁気記録媒体の上を浮上または接触しながら磁気記録媒体に対して相対的に運動する。
【００７７】
図１２は、実施形態に係る磁気記録再生装置を例示する模式的斜視図である。  
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、実施形態に係る磁気記録再生装置の一部を例示する模式的斜視図である。  
図１２に示すように、実施形態に係る磁気記録再生装置１５０においては、ロータリーアクチュエータが用いられる。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ１８０Ｍに装着される。記録用媒体ディスク１８０は、スピンドルモータ１８０Ｍにより矢印ＡＲの方向に回転する。スピンドルモータ１８０Ｍは、駆動装置制御部からの制御信号に応答する。本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、複数の記録用媒体ディスク１８０を備えても良い。磁気記録再生装置１５０は、記録媒体１８１を含んでもよい。記録媒体１８１は、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）である。記録媒体１８１には、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリが用いられる。例えば、磁気記録再生装置１５０は、ハイブリッドＨＤＤ（Hard Disk Drive）でも良い。
【００７８】
ヘッドスライダ１５９は、記録用媒体ディスク１８０に記録する情報の、記録及び再生を行う。ヘッドスライダ１５９は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に設けられる。ヘッドスライダ１５９の先端付近に、実施形態に係る磁気ヘッドが設けられる。
【００７９】
記録用媒体ディスク１８０が回転すると、サスペンション１５４による押し付け圧力と、ヘッドスライダ１５９の媒体対向面（ＡＢＳ）で発生する圧力と、がバランスする。ヘッドスライダ１５９の媒体対向面と、記録用媒体ディスク１８０の表面と、の間の距離が、所定の浮上量となる。実施形態において、ヘッドスライダ１５９は、記録用媒体ディスク１８０と接触しても良い。例えば、接触走行型が適用されても良い。
【００８０】
サスペンション１５４は、アーム１５５（例えばアクチュエータアーム）の一端に接続されている。アーム１５５は、例えば、ボビン部などを有する。ボビン部は、駆動コイルを保持する。アーム１５５の他端には、ボイスコイルモータ１５６が設けられる。ボイスコイルモータ１５６は、リニアモータの一種である。ボイスコイルモータ１５６は、例えば、駆動コイル及び磁気回路を含む。駆動コイルは、アーム１５５のボビン部に巻かれる。磁気回路は、永久磁石及び対向ヨークを含む。永久磁石と対向ヨークとの間に、駆動コイルが設けられる。サスペンション１５４は、一端と他端とを有する。磁気ヘッドは、サスペンション１５４の一端に設けられる。アーム１５５は、サスペンション１５４の他端に接続される。
【００８１】
アーム１５５は、ボールベアリングによって保持される。ボールベアリングは、軸受部１５７の上下の２箇所に設けられる。アーム１５５は、ボイスコイルモータ１５６により回転及びスライドが可能である。磁気ヘッドは、記録用媒体ディスク１８０の任意の位置に移動可能である。
【００８２】
図１３（ａ）は、磁気記録再生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。  
図１３（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。
【００８３】
図１３（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、ヘッドジンバルアセンブリ１５８と、支持フレーム１６１と、を含む。ヘッドジンバルアセンブリ１５８は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１は、軸受部１５７から延びる。支持フレーム１６１の延びる方向は、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の延びる方向とは逆である。支持フレーム１６１は、ボイスコイルモータ１５６のコイル１６２を支持する。
【００８４】
図１３（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から延びたアーム１５５と、アーム１５５から延びたサスペンション１５４と、を有している。
【００８５】
サスペンション１５４の先端には、ヘッドスライダ１５９が設けられる。ヘッドスライダ１５９に、実施形態に係る磁気ヘッドが設けられる。
【００８６】
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ヘッドと、磁気ヘッドが設けられたヘッドスライダ１５９と、サスペンション１５４と、アーム１５５と、を含む。ヘッドスライダ１５９は、サスペンション１５４の一端に設けられる。アーム１５５は、サスペンション１５４の他端と接続される。
【００８７】
サスペンション１５４は、例えば、信号の記録及び再生用のリード線（図示しない）を有する。サスペンション１５４は、例えば、浮上量調整のためのヒーター用のリード線（図示しない）を有しても良い。サスペンション１５４は、例えばスピントルク発振子用などのためのリード線（図示しない）を有しても良い。これらのリード線と、磁気ヘッドに設けられた複数の電極と、が電気的に接続される。
【００８８】
磁気記録再生装置１５０において、信号処理部１９０が設けられる。信号処理部１９０は、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。信号処理部１９０は、信号処理部１９０の入出力線は、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ１５８の電極パッドに接続され、磁気ヘッドと電気的に接続される。
【００８９】
本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドと、可動部と、位置制御部と、信号処理部と、を含む。可動部は、磁気記録媒体と磁気ヘッドとを離間させ、または、接触させた状態で相対的に移動可能とする。位置制御部は、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所定記録位置に位置合わせする信号処理部は、磁気ヘッドを用いた磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う。
【００９０】
例えば、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。上記の可動部は、例えば、ヘッドスライダ１５９を含む。上記の位置制御部は、例えば、ヘッドジンバルアセンブリ１５８を含む。
【００９１】
本実施形態に係る磁気記録再生装置１５０は、磁気記録媒体と、実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、磁気ヘッドアセンブリに設けられた磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体への信号の記録及び再生を行う信号処理部と、を備える。
【００９２】
実施形態は、例えば、以下の構成（例えば技術案）を含む。  
（構成１）  
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つを含む磁性層と、
前記磁極と前記磁性層との間に設けられた非磁性の第１導電層と、
前記磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた非磁性の第２導電層と、
を含み、
前記第１導電層は、Ｉｒを含み、
前記第１導電層から前記第２導電層への第１方向に沿う前記第１導電層の厚さは、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下であり、
前記第２導電層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含む、磁気ヘッド。
【００９３】
（構成２）  
前記第２導電層から前記第１導電層へ向かう向きに電流を通電可能な、構成１記載の磁気ヘッド。
【００９４】
（構成３）  
前記磁極は、
磁極部と、
前記磁極部と前記積層体との間に設けられた第１中間層と、
を含み、
前記第１中間層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１または２に記載の磁気ヘッド。
【００９５】
（構成４）
前記第１中間層は、ＦｅＮｉを含む、構成１または２に記載の磁気ヘッド。
【００９６】
（構成５）
前記第１中間層は、前記磁極と接する構成３または４に記載の磁気ヘッド。 
（構成６）  
前記第１方向に沿う前記第１中間層の厚さは、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である、構成３〜５のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【００９７】
（構成７）  
磁極と、
第１シールドと、
前記磁極と前記第１シールドとの間に設けられた積層体と、
を備え、
前記積層体は、
Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された少なくとも１つを含む磁性層と、
前記磁極と前記磁性層との間に設けられた非磁性の第１導電層と、
前記磁性層と前記第１シールドとの間に設けられた非磁性の第２導電層と、
を含み、
前記第１導電層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＡｕからなる群から選択された少なくとも１つを含み、
前記第２導電層は、Ｉｒを含み、
前記第１導電層から前記第２導電層への第１方向に沿う前記第２導電層の厚さは、０．３ｎｍ以上０．８ｎｍ以下である、磁気ヘッド。
【００９８】
（構成８）  
前記第１導電層から前記第２導電層へ向かう向きに電流を通電可能な、構成７記載の磁気ヘッド。
【００９９】
（構成９）  
前記第１シールドは、
シールド部と、
前記シールド部と前記積層体との間に設けられた第２中間層と、
を含み、
前記第２中間層は、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成７または８に記載の磁気ヘッド。
【０１００】
（構成１０）
前記第２中間層は、ＦｅＮｉを含む、構成７または８に記載の磁気ヘッド。
【０１０１】
（構成１１）
前記第２中間層は、前記第１シールドと接する構成９または１０に記載の磁気ヘッド。
【０１０２】
（構成１２）  
前記第１方向に沿う前記第２中間層の厚さは、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である、構成９〜１１のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【０１０３】
（構成１３）  
前記第１シールドから磁極への第１電流を流したときの前記磁極と前記第１シールドとの間の電気抵抗は、前記磁極から前記第１シールドへの第２電流を流したときの前記磁極と前記第１シールドとの間の電気抵抗とは異なる、構成１または７に記載の磁気ヘッド。
【０１０４】
（構成１４）  
前記第１導電層は、前記磁極及び前記磁性層と接し、
前記第２導電層は、前記磁性層及び前記第１シールドと接する、構成１〜１３のいずれか１つに記載の磁気ヘッド。
【０１０５】
（構成１５）
構成１〜１４のいずれか１つに記載の磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドにより情報が記録される磁気記録媒体と、
前記積層体に電流を供給可能な電気回路と、
を備えた磁気記録再生装置。
【０１０６】
実施形態によれば、記録密度の向上が可能な磁気ヘッド及び磁気記録再生装置が提供できる。
【０１０７】
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０１０８】
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、磁気ヘッドに含まれる磁極、第１シールド、第２シールド、積層体、磁性層、導電層及び配線などの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。
【０１０９】
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、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１１０】
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気ヘッド及び磁気記録再生装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気ヘッド及び磁気記録再生装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１１１】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１１２】
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】
【０１１３】
２０…積層体、  ２０Ｄ…第１電気回路、  ２１…第１導電層、  ２１ｓｐ…スピントルク、  ２２…第２導電層、  ２２ｓｐ…スピントルク、  ２５…磁性層、  ２５Ｍ…磁化、  ３０…磁極、  ３０Ｄ…第２電気回路、  ３０Ｆ…第１面、  ３０Ｍ…磁化、  ３０ｃ…コイル、  ３０ｉ…絶縁部、  ３０ｐ…磁極部、  ３０ｑ…第１中間層、  ３１…第１シールド、  ３１Ｍ…磁化、  ３１ａ…面、  ３１ｐ…シールド部、  ３１ｑ…第２中間層、  ３２…第２シールド、  ８０…磁気記録媒体、  １１０、１１１、１１２…磁気ヘッド、  １５０…磁気記録再生装置、  １５４…サスペンション、  １５５…アーム、  １５６…ボイスコイルモータ、  １５７…軸受部、  １５８…ヘッドジンバルアセンブリ、  １５９…ヘッドスライダ、  １５９Ａ…空気流入側、  １５９Ｂ…空気流出側、  １６０…ヘッドスタックアセンブリ、  １６１…支持フレーム、  １６２…コイル、  １８０…記録用媒体ディスク、  １８０Ｍ…スピンドルモータ、  １８１…記録媒体、  １９０…信号処理部、  ＡＲ、ＡＲ１…矢印、  Ｃ１〜Ｃ３…第１〜第３モデル、  Ｄ１…第１方向、  Ｈ２…磁界、  Ｈｇ１…ギャップ磁界、  Ｉｃ…電流、  Ｊ…電流密度、
Ｊｅ…電子流、  Ｊｅｘ…交換相互作用係数、  Ｍｚ…規格化磁化値、Ｗ１、Ｗ２…第１、第２配線、  ＷＧ…ライトギャップ、  ｔ１、ｔ２、ｔｆ、ｔｍ…厚さ
【図１】
2020030871.tif 000003
【図２】
2020030871.tif 000004
【図３】
2020030871.tif 000005
【図４】
2020030871.tif 000006
【図５】
2020030871.tif 000007
【図６】
2020030871.tif 000008
【図７】
2020030871.tif 000009
【図８】
2020030871.tif 000010
【図９】
2020030871.tif 000011
【図１０】
2020030871.tif 000012
【図１１】
2020030871.tif 000013
【図１２】
2020030871.tif 000014
【図１３】
2020030871.tif 000015