(57)【要約】 【課題】スピントルク発振子の発振駆動電圧を低減することが可能な磁気ヘッドを得る。【解決手段】実施形態にかかる磁気ヘッドは主磁極と補助磁極との間に設けられたスピントルク発振子と、主磁極と補助磁極との間のスピントルク発振子の両側に設けられた充填層を含み、充填層は、第１の界面を境界として絶縁体領域と金属領域とに分かれている。  絶縁体領域は、スピン注入層の両側から、非磁性中間層の両側、及び発振層の一部分の両側にかけて設けられ、金属領域は発振層の他の部分の両側に設けられ、第１の界面の位置が、非磁性中間層と発振層との間の第２の界面の位置より０．５ｎｍ以上発振層側にある。【選択図】図１
2014123412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、
主磁極と磁気回路を構成する補助磁極と、
該主磁極と該補助磁極との間に設けられたスピントルク発振子と、
該主磁極と該補助磁極との間の、該スピントルク発振子の両側に設けられた充填層を含み、
前記スピントルク発振子は、前記主磁極及び前記補助磁極のうち一方の上に形成されたスピン注入層、該スピン注入層上に形成された非磁性中間層、及び該非磁性中間層上に形成された発振層を含み、
前記充填層は、第１の界面を境界として絶縁体領域と金属領域とに分かれており、第１の界面は、該発振層の側面に位置し、
該絶縁体領域は、該スピン注入層の両側から、該非磁性中間層の両側、及び該発振層の一部分の両側にかけて設けられ、該金属領域は該発振層の他の部分の両側に設けられ、
前記第１の界面の位置と、該非磁性中間層と該発振層との間の第２の界面の位置との差Δｔは０．５ｎｍ以上であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
該第１の界面の位置と、第２の界面の位置との差は１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記金属領域に使用される金属材料は、アルミニウム、白金、銅、ルテニウム、金、銀、パラジウム、オスミウム、イリジウム、およびその合金からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１または２に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気ヘッドを備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【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】
１９９０年代においては、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）ヘッドとＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）ヘッドの実用化が引き金となって、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）の記録密度と記録容量が飛躍的な増加を示した。しかし、２０００年代に入ってから磁気記録媒体の熱揺らぎの問題が顕在化してきたために、記録密度増加のスピードが一時的に鈍化した。それでも、面内磁気記録よりも原理的に高密度記録に有利である垂直磁気記録が２００５年に実用化されたことが牽引力となって、昨今、ＨＤＤの記録密度は年率約４０％の伸びを示している。
【０００３】
しかしながら、このような高い記録密度の実現は、垂直磁気記録方式を用いても、再び熱揺らぎの問題が顕在化するために容易ではないと考えられる。
【０００４】
この問題を解消し得る記録方式として「高周波アシスト磁気記録方式」が提案されている。高周波アシスト磁気記録方式では、記録信号周波数より十分に高い、磁気記録媒体の共鳴周波数付近の高周波磁界を局所的に印加する。この結果、磁気記録媒体が共鳴し、高周波磁界を印加された磁気記録媒体の保磁力（Ｈｃ）はもともとの保磁力の半分以下となる。このため、記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、より高保磁力（Ｈｃ）かつ高磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）の磁気記録媒体への磁気記録が可能となる。
【０００５】
しかしながら、高周波アシスト記録の高周波発生元であるスピントルク発振子（ＳＴＯ）は、大電流を印可する必要があるため、ジュール熱の発生により長期信頼性の確保が難しい。特に高周波磁界強度を大きくするために発振層（ＦＧＬ）の磁気体積（Ｍｓｔ）を大きくするにつれてますます大電流が必要となる。このため、ＳＴＯの発振駆動電圧を低減し、強い高周波磁界と長期信頼性を両立することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８４４８２号公報
【特許文献２】特開２００９−７０５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、スピントルク発振子の発振駆動電圧を低減することが可能な磁気ヘッドを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、
主磁極と磁気回路を構成する補助磁極と、
該主磁極と該補助磁極との間に設けられたスピントルク発振子と、
該主磁極と該補助磁極との間の、該スピントルク発振子の両側に設けられた充填層を含み、
前記スピントルク発振子は、前記主磁極及び前記補助磁極のうち一方の上に形成されたスピン注入層、該スピン注入層上に形成された非磁性中間層、及び該非磁性中間層上に形成された発振層を含み、
前記充填層は、第１の界面を境界として絶縁体領域と金属領域とに分かれており、第１の界面は、該発振層の側面に位置し、
該絶縁体領域は、該スピン注入層の両側から、該非磁性中間層の両側、及び該発振層の一部分の両側にかけて設けられ、該金属領域は該発振層の他の部分の両側に設けられ、
前記第１の界面の位置と、該非磁性中間層と該発振層との間の第２の界面の位置との差Δｔは０．５ｎｍ以上であることを特徴とする磁気ヘッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態にかかる磁気ヘッドの構成の一例を表す模式図である。
【図２】実施形態にかかる磁気ヘッドの構成の製造工程の一例を表す模式図である。
【図３】実施形態にかかる磁気ヘッドの構成の他の一例を表す概略図である。
【図４】実施形態にかかる磁気ヘッドを搭載可能な磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【図５】実施形態にかかる磁気ヘッドアッセンブリの一例を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態に係る磁気ヘッドは、
磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極、
主磁極と磁気回路を構成する補助磁極、及び
主磁極と補助磁極との間に設けられたスピントルク発振子を含む。
【００１１】
スピントルク発振子は、主磁極及び補助磁極のうち一方の上に形成されたスピン注入層、該スピン注入層上に形成された非磁性中間層、及び該非磁性中間層上に形成された発振層を含む。
【００１２】
充填層は、第１の界面を境界として絶縁体領域と金属領域とに分かれている。
【００１３】
絶縁体領域は、スピン注入層の両側から、非磁性中間層の両側、及び発振層の一部分の両側にかけて設けられる。
【００１４】
金属領域は発振層の他の部分の両側に設けられる。
【００１５】
第１の界面は発振層の側面に位置する。
【００１６】
第１の界面の位置と非磁性中間層と発振層との間の第２の界面の位置との差Δｔは０．５ｎｍ以上である。
【００１７】
また、実施形態にかかる磁気記録再生装置は、上記磁気ヘッドを有する。
【００１８】
実施形態によれば、スピントルク発振子の発振駆動電圧を低減する素子構造が得られ、これにより、強い高周波磁界と長期信頼性を両立することが可能な磁気ヘッドが得られる。
【００１９】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に実施形態に係る磁気ヘッドの一例の構成を表す図を示す。
【００２１】
図示するように、磁気ヘッド３０は、磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極１と、主磁極１と磁気回路を構成する補助磁極２と、主磁極１と補助磁極２との間に設けられたスピントルク発振子２０と、主磁極１と補助磁極２との間の、スピントルク発振子２０の両側に設けられた充填層８を含む。
【００２２】
スピントルク発振子２０は、例えば主磁極１上に形成されたスピン注入層３、スピン注入層３上に形成された非磁性中間層４、及び非磁性中間層４上に形成された発振層５を含む。
【００２３】
なお、補助磁極２上に、スピン注入層３、非磁性中間層４、及び発振層５を積層した後主磁極１を形成することもできる。
【００２４】
充填層８は、第１の界面９を境界として絶縁体領域６と金属領域７とに分かれており、
絶縁体領域６は、スピン注入層３の両側から、非磁性中間層４の両側、及び発振層５の一部分の両側にかけて設けられ、金属領域７は発振層５の他の部分の両側に設けられ、第１の界面９の位置が、非磁性中間層と発振層との間の第２の界面１１の位置より０．５ｎｍ以上発振層側にある。すなわち第１の界面９の位置と第２の界面１１の位置との差Δtが０．５nm以上である。
【００２５】
発振層（ＦＧＬ）としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれる少なくとも一つからなる磁性合金で形成される。高い高周波磁界を発生する観点では、高い飽和磁束密度（Ｂｓ）を有する材料を使用することができる。発振層（ＦＧＬ）としては、例えば、Ｆｅ合金を使用することができる。そのような合金としては、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いることができる。高Ｂｓの観点では、Ｆｅ合金はＦｅを組成比３０％以上含むことができる。さらに、ＦＧＬは磁性合金の積層構造であってもよい。また、Ｆｅ合金にその他の非磁性金属元素を含むことができる。特にＦｅ−Ｃｏ合金に、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｇａ，Ｍｎから選ばれる元素を組成比３０％以下の濃度で添加すると、軟磁気特性が改善すると同時に、スピントルク発振の阻害要因である、ダンピング定数を低減することができる。ＦＧＬは高周波磁界を得るために可能な限り厚い方が良いが、磁気体積が大きくなるとスピントルク発振が困難になる。そのため、５ｎｍから３０ｎｍの範囲が発振を得ることができる膜厚範囲となる。
【００２６】
また、非磁性中間層には、Ａｌ，Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｏｓ、及びＩｒからなる群から選択される少なくとも１つの金属層、この金属を用いた非磁性合金層、あるいはこれらの積層を用いることが出来る。非磁性中間層厚さは、スピン注入層（ＳＩＬ）からのスピントルクがＦＧＬに伝わるために、スピン拡散長よりも短くすることが好ましい。スピン拡散長は物質によって異なるが、１０ｎｍ以上である傾向があるため、非磁性中間層は１０ｎｍ以下にすることができる。また、一方で、０．５ｎｍより薄くなると、ＦＧＬとＳＩＬが強く磁気結合し、発振が阻害されるため、０．５ｎｍ以上にすることができる。
【００２７】
ＳＩＬは、垂直磁気異方性を有して、ギャップ磁界下でギャップ磁界の方向に安定して向いていることが望ましく、また、一方で、ギャップ磁界の極性反転に伴い、反転してギャップ磁界と同じ向きに向くことが望ましい。ＳＩＬとして、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ合金、Ｆｅ−Ｐｔ合金、あるいはＣｏ／Ｐｔ人工格子、Ｃｏ／Ｐｄ人工格子、Ｃｏ／Ｎｉ人工格子、ＦｅＣｏ／Ｎｉ人工格子を用いることが出来る。ＳＩＬの膜厚は、スピントルク発振時にその磁化の向きが安定することが重要であるため、膜厚が厚いほうが良い。しかしながらＳＴＯ全体を薄く形成する設計上の制約から、可能な限り薄く形成する必要がある。例えば、５ｎｍ以上の膜厚があれば安定した発振を達成できる。また、ＳＩＬは、非磁性中間層との間に、軟磁性層を有していても良い。ＦｅＣｏ合金、あるいはハーフメタル合金などを形成すると、スピントルク効率が向上し、駆動電圧が減少して信頼性を改善することが出来る。一方で軟磁性層を積層形成すると、全体として垂直磁気異方性が低下するため、著しく阻害しない程度の膜厚にとどめなければならない。膜厚は、ＳＩＬの垂直磁気異方性の強さと膜厚によって異なるが、ＳＩＬの膜厚を超えなければある程度の垂直磁気異方性を得ることが出来る。
【００２８】
これらの積層構造であるＳＴＯは、成膜の順番として、ＳＩＬ、中間層、ＦＧＬの順番であっても、ＦＧＬ、中間層、ＳＩＬの順番であってもよい。
【００２９】
これらの積層構造であるＳＴＯは、主磁極上に形成される。主磁極は、ＳＴＯの膜面垂直に通電するための電極の役割を兼ねてもよい。
【００３０】
その成膜に際しては、ＳＩＬの良好な垂直磁気異方性を得るために下地が形成される。下地として機能する具体例としては、初期層として、１から１０ｎｍのＴａ、あるいは２から１５ｎｍのＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒ合金、その上部に１から１０ｎｍのＡｌ，Ｐｔ、Ｃｕ、Ｒｕ、ＮｉＦｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、あるいはそれらの合金および積層構造が形成された構造を用いることができる。
【００３１】
また、ＳＴＯの上部にはリターンヨークが形成される。リターンヨークは、ＳＴＯの膜面垂直に通電するための電極の役割を兼ねてもよい。
【００３２】
リターンヨークとＳＴＯの間は、直接接合していても良いし、非磁性金属層を介して積層していてもよい。しかし、ＦＧＬがリターンヨーク側に形成されるときには、非磁性金属層を積層することで、リターンヨークとの磁気結合を低減することができるため、駆動電圧の点で優位である。
【００３３】
ＳＴＯは、パターニングした後、上下電極からＳＴＯの膜面垂直方向の電流を印可するように、周りを絶縁体領域と金属領域を含む充填層で埋め込むことができる。
【００３４】
このとき、ＳＩＬ、非磁性中間層の側壁は絶縁体で埋め込む。絶縁材料としては、ＳｉＯ２、アルミナなどを用いることができる、
ＦＧＬの側壁は、中間層との界面近傍を除いて、金属で側壁が埋め込まれている。金属で埋め込まれた領域では印可電流が埋め込み金属に分流するため、スピントルクに寄与しない。ＦＧＬから、ＳＩＬに対するスピントルクは、ＳＴＯの発振に寄与しないのみならず、本来膜面垂直に磁化の向きが安定していなければならないＳＩＬの磁化の向きを乱す傾向があるため、側壁をメタルで埋め込んだＦＧＬはＳＩＬの磁化を安定させることができる。金属埋め込み材料としては、例えば、Ａｌ，Ｐｔ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒの層、その合金層、及びそれらの積層などを用いることができる。それ以外の金属であっても、非磁性金属であれば使用することができる。磁性金属の場合、ＦＧＬと磁気結合して発振が阻害される傾向がある。
【００３５】
非磁性中間層近傍においてＦＧＬの埋め込みが絶縁体であるべき領域の厚さすなわち非磁性中間層と発振層との界面の位置と、絶縁体領域と金属領域との界面の位置との差は、スピントルクを担うスピン分極した電子が、非磁性中間層を通過したのちにその角運動量をＦＧＬの中で受け渡すのに必要な厚さに等しい。ＦＧＬの埋め込みが絶縁体であるべき領域の厚さは、数原子層程度の厚さがあればＳＩＬからのスピントルクが働く。これより薄いと、スピン分極した電子は、角運動量をＦＧＬに受け渡す前にメタル埋め込み部に流出し、スピントルク効率を低下させてしまう傾向がある。より確実に角運動量をすべて受け渡すためには、０．５ｎｍ以上にすることができる。
【００３６】
一方で、ＦＧＬメタル埋め込みの部分が薄すぎて絶縁埋め込み部分が厚すぎると、絶縁埋め込み部分でのＦＧＬのスピントルク能が高まり、ＳＩＬの磁化の向きを不安定化してしまう傾向がある。ＦＧＬのスピントルク能を抑制するためには、絶縁埋め込み部分の膜厚をできるだけ薄くすることができる。スピントルク能は、磁性金属の膜厚に応じて増大しスピン拡散長で飽和に至るため、絶縁埋め込み部分の膜厚スピン拡散長よりも薄くすれば所望の効果が発現し得る。例えば、絶縁埋め込み部分の膜厚は、１０ｎｍ以下であれば効果が発現してくる。さらに効果を高めるためには、薄くすればするほどよいが、２ｎｍ以下になれば、ほぼ効果が飽和する。
【００３７】
また、メタル埋め込み部分の埋め込み材料は、抵抗率の低い材料が望ましい。一般的に抵抗が低い金属層として、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ、Ｒｕ，Ｐｔ，Ｏｓ，Ｉｒおよびそれらの合金などを用いることができる。また、より大きな効果を得るためには、メタル埋め込み材料の抵抗率は、ＦＧＬの抵抗率よりも低抵抗であることが望ましい。
【００３８】
図２（ａ）ないし図２（ｅ）に、実施形態に係る磁気ヘッドを作成する工程の一例を表す図を示す。
【００３９】
まず、図２（ａ）示すように、ＳＴＯ２０上に微細なマスク１２を形成し、ＡｒイオンミリングによりＳＴＯ２０をパターニングする。マスク１２はカーボンなどで形成することができる。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＯ２で絶縁埋め込み層６を形成する。絶縁埋め込みは、ＳｉＯ２以外に、アルミナ、その他酸化物や窒化物を用いることができる。
【００４１】
続いて、図２（ｃ）に示すように、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、平坦化を行う。
【００４２】
その後、図２（ｄ）に示すように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）による異方性エッチングによりＦＧＬの途中までを露出させる。
【００４３】
さらに、図２（ｅ）に示すように、例えば銅などの金属埋め込み層７を形成し、さらにリターンヨーク２を形成する。これにより、所望の構造の磁気ヘッドを達成することができる。
【００４４】
図３に、実施形態にかかる磁気ヘッドの他の一例を表す概略図を示す。
【００４５】
実施形態にかかる磁気ヘッド３０は、再生ヘッド部４０と、書込ヘッド部５０とを備えている。再生ヘッド部４０は、図示しない磁気再生素子、励磁コイル２５及びリーディングシールド２４を有する。また、書込ヘッド部５０は、記録磁極としての主磁極２１と、主磁極２１からの磁界を還流させるトレーリングシールド（補助磁極）２２と、主磁極２１とトレーリングシールド（補助磁極）２２の間に設けられたスピントルク発振子２０と、励磁コイル２４とを有する。この高周波磁界アシスト記録ヘッド３０の書込ヘッド部５０において、主磁極２１とトレーリングシールド２２のギャップ磁界により、膜面垂直の外部磁界を印加されることで、膜面にほぼ垂直な軸を回転軸にして、その発振層が歳差運動を行うことで、外部に高周波磁界を発生する。スピントルク発振子から発生する高周波磁界を、主磁極から印加される磁界と重畳することで、より高記録密度に対応した磁気記録媒体に書き込み可能である。
【００４６】
実施形態においては、臨界電流密度が低いスピントルク発振子を高周波磁界の発生源として用いることができる。これにより、大きな高周波磁界で磁気記録媒体の磁化を反転させることが可能である。
【００４７】
図４は、実施形態にかかる磁気ヘッドを搭載可能な磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【００４８】
すなわち、磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用媒体ディスク１８０は、スピンドル１５２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。磁気記録再生装置１５０は、複数の媒体ディスク１８０を備えたものとしてもよい。
【００４９】
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１０３は、図４に関して前述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１０３は、例えば、実施の形態にかかる磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００５０】
媒体ディスク１８０が回転すると、ヘッドスライダー１０３の媒体対向面（ＡＢＳ）は媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。あるいはスライダが媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」であってもよい。
【００５１】
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００５２】
アクチュエータアーム１５５は、スピンドル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。
【００５３】
図５に、実施形態にかかる磁気ヘッドアッセンブリの一例を表す概略図を示す。
【００５４】
図５は、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。
【００５５】
サスペンション１５４の先端には、図４に示す磁気ヘッド３０を具備するヘッドスライダー１０３が取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダー１０３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【００５６】
実施例
以下、実施例を示し、実施形態を具体的に説明する。
【００５７】
実施例１
幅５０ｎｍに形成された主磁極上に５０ｎｍ角に形成したＳＴＯを作成し、さらにリターンヨークを形成した。主磁極はＦｅＣｏにより形成し、リターンヨークはＦｅＣｏＮｉにより形成した。主磁極とリターンヨークはそれぞれ、電極を兼ねており、ＳＴＯの膜面垂直に駆動電圧を印可するように配線を施した。主磁極には、磁場誘起のためのコイルを形成し、コイルには記録電流を流せるように配線を施した。
【００５８】
ＳＴＯとして、下記構造１に示す積層体を順に成膜した。
【００５９】
成膜方法はＤＣマグネトロンスパッタリング法で、成膜時の条件は背圧が２×１０−６Ｐａ、アルゴン分圧が２×１０−１Ｐａであった。
【００６０】
構造１：
下地層  Ｔａ  ３ｎｍ／Ｐｔ  ２ｎｍ
スピン注入層  （Ｃｏ  ０．４ｎｍ／Ｐｔ  ０．３ｎｍ）１５回積層
軟磁性層  ＦｅＣｏ  ２ｎｍ
非磁性中間層  Ｃｕ  ２ｎｍ／
発振層  Ｆｅ４５Ｃｏ４５Ａｌ１０  １２ｎｍ
キャップ層  Ｒｕ  １５ｎｍ
得られたＳＴＯを図２（ａ）ないし図２（ｅ）のようにパターニングし、金属領域としてＣｕ、絶縁体領域としてＳｉＯ２を用いた充填層を設けて、磁気ヘッドを作成した。非磁性中間層と発振層との界面の位置と、絶縁体領域と金属領域との界面の位置との差Δｔは０．５ｎｍとした。
【００６１】
得られた磁気ヘッドについて発振の評価を、発振周波数の測定により行った。例えば、記録電流を６０ｍＡ印可してギャップ磁界を発生し、その状態で駆動電圧と発振周波数の関係を測定し、２０ＧＨｚに到達したときの駆動電圧を測定したところ、５３ｍＶであった。
【００６２】
その結果を下記表１に示す。
【００６３】
比較例１
比較例１として、図２（ｃ）において、ＣＭＰによる平坦化をし、その後、図２（ｄ）において、ＲＩＥによって発振層を途中まで露出させること以外は実施例１と同様にして、充填層を全てＳｉＯ２絶縁体材料で形成して磁気ヘッドを得た。非磁性中間層と発振層との界面の位置と、絶縁体領域と金属領域との界面の位置との差Δｔは１５ｎｍとした。
【００６４】
なお、ＳＴＯの構造は、以下の通りである。
【００６５】
構造２：
下地層  Ｔａ  ３ｎｍ／Ｐｔ  ２ｎｍ
スピン注入層  （Ｃｏ  ０．４ｎｍ／Ｐｔ  ０．３ｎｍ）１５回積層
軟磁性層  ＦｅＣｏ  ２ｎｍ
非磁性中間層  Ｃｕ  ２ｎｍ／
発振層  Ｆｅ４５Ｃｏ４５Ａｌ１０  １２ｎｍ
キャップ層  Ｒｕ  １５ｎｍ
得られた磁気ヘッドについて、実施例と同様に、発振の評価を行った。２０ＧＨｚに到達したときの駆動電圧を測定したところ、１００ｍＶであった。
【００６６】
その結果を下記表１に示す。
【００６７】
比較例１では垂直磁気異方性を持つＳＩＬがすべて絶縁体で埋め込まれているため、ＦＧＬの歳差運動発振に際してＦＧＬからＳＩＬに電子を流す場合、ＦＧＬ厚さ全体を通じて極度にスピン分極した電子がＳＩＬに侵入することで、本来は垂直に安定していなければならない磁化の方向が、ＦＧＬの歳差運動によるスピンの向きに引きずられることで不安定化してしまうと考えられる。
【００６８】
これに対し、実施例１は著しく駆動電圧を低減することができることがわかった。
【００６９】
比較例２
比較例２として、図２（ｄ）において、実施例１と同様にして、非磁性中間層と発振層との界面の位置と、絶縁体領域と金属領域との界面の位置との差Δｔは０．２ｎｍとした磁気ヘッドを作成した。
【００７０】
下記構造３のＳＴＯを実施例１と同様にして形成した。
【００７１】
構造３：
下地層  Ｔａ  ３ｎｍ／Ｐｔ  ２ｎｍ
スピン注入層  （Ｃｏ  ０．４ｎｍ／Ｐｔ  ０．３ｎｍ）１５回積層
軟磁性層  ＦｅＣｏ  ２ｎｍ
非磁性中間層  Ｃｕ  ２ｎｍ／
発振層  Ｆｅ４５Ｃｏ４５Ａｌ１０  １２ｎｍ
キャップ層  Ｒｕ  １５ｎｍ
得られた磁気ヘッドについて、実施例と同様に、発振の評価を行った。２０ＧＨｚに到達したときの駆動電圧を測定したところ、１８０ｍＶであった。
【００７２】
その結果を下記表１に示す。
【００７３】
比較例２のようにメタル埋め込みを非磁性中間層に近づけすぎると、スピン分極電子の角運動量受け渡しが十分に行われる前に側壁に流出してしまうため、効率が低下すると考えられる。
【００７４】
比較例２と比べて、実施例１は著しく駆動電圧を低減することができることがわかった。
【表１】
2014123412.tif 000003
【００７５】
なお、ＳＴＯは、図３に示すように、主磁極と補助磁極の間に形成される。
【００７６】
主磁極はその媒体対向面において、記録トラック方向に長さ２０ｎｍから２００ｎｍ、隣接トラック方向に幅２０ｎｍから２００ｎｍ程度の大きさで形成され得る。ＳＴＯの大きさは、主磁極の幅方向において主磁極幅と同等のサイズで形成されており、さらに記録トラック方向に主磁極と補助磁極の間に挟まれて並ぶように形成され得る。さらにＳＴＯは、媒体対向面から上方に２０ｎｍから２００ｎｍの高さに加工され得る。
【００７７】
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】
【００７８】
１…主磁極、２…補助磁極、３…スピン注入層、４…非磁性中間層、５…発振層、６…絶縁体領域、７…金属領域、８…充填層、９…第１の界面、１１…第２の界面、１２…マスク、２０…スピントルク発振子、３０…磁気ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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